JPH07502886A - 精子表面タンパク質 - Google Patents
精子表面タンパク質Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
精子表面タンパク質
1.9
本発明は、成熟した精子の表面に存在し、哺乳動物の受精の際に卵への精子の結
合に関与する、を−複合体関連精巣発現−1(t−complex assoc
iated testes expressed−1: t c t e −1
)と呼ばれるタンパク質に関する。本発明は、少なくとも一部が、tcte−1
タンパク質をコードするヒトおよびマウスc DNAのクローニング並びに特性
決定に基づいている。
受精の過程は決められた順序で起こる多くの段階から成っている(Wassar
man、 1987.5cience 235:553−560) oこれらの
段階は正しく整然と行われ、卵と1個の精子との間の種特異的認識をもたらし、
これにより異種間交雑や倍数体を防いでいる。
受精への第1段階は、自由に泳ぎ回っている精子が、透明帯(zona pel
lucida)と呼ばれる卵の厚い細胞外膜の表面で、排卵された卵と比較的ゆ
るい非特異的な結合を形成するときに起こる。
次に、付着した精子は卵とのより強い種特異的な結合を形成する。この段階は結
合と呼ばれ、精子の原形質膜に存在する相補的な非結合タンパク質と相互に作用
する、透明帯に存在する受容体により仲介される。
卵に結合した後、精子は透明帯を通って卵の原形質膜に達することを可能にする
多数の酵素を放出する。これらの酵素(プロテイナーゼ、グリコシダーゼ、ホス
ファターゼ、アリールスルファダーゼおよびホスホリパーゼを含む)は精子の頭
部の前方にある光体(acrosome)と呼ばれる、膜に結合したリゾソーム
様小器官の中に貯蔵されている。光体反応(acrosome reactio
n)と呼ばれる酵素放出は多くの部位での光体外膜と精子原形質膜との融合を伴
い、その結果として精子頭部の前方からハイブリッド小胞(hybrid ve
sicles)が放出される。
その後、光体反応を起こした精子は透明帯に侵入することができ、約1マイクロ
メーター/分の速度で掘り進み、精子頭部の幅より小さい幅のトンネルを作る。
ひとたび精子が透明帯と卵の原形質膜の間の内腔に達すると、精子は卵と融合す
ることができ、これにより受精が完了する。その後で卵の原形質膜に達した精子
は卵膜の速やかな減極によって卵との融合を妨げられる。別の精子による受精(
多積)は、結合した精子を侵入させないようにしかつ他の精子が結合するのを防
止する透明帯の変化によってさらに防止される。一般に透明帯反応(ZOna
reaction)と呼ばれる、これら透明帯の変化は、表層反応と呼ばれる過
程で卵の原形質膜のすぐ下にある表層顆粒から酵素が放出されることによって起
こる。
2.2. 精子表面タンパク質
ウニでは、精子と卵との緊密な結合が精子の光体内膜に存在するタンパク質のバ
インディン(bindin)により仲介され(Glabee+ at、、 +9
82. J、 Ce1l Biol、 94:123; Vacquier a
nd Moy、 1978゜Proc、 Natl、 Acad、 Sci、
U、S、A、 74:2456)、該タンパク質は光体反応が起こった後でのみ
結合に利用される。これは、光体反応を受けた精子が卵と結合する能力をもたな
い哺乳動物の受精とは相違している。
哺乳動物の精子表面タンパク質の多くは、現在のところ、卵と結合する過程で存
在しうるバインディン類似体と見なされている。
これらには次のものが含まれる;
Bleil とWasserman (1990,Dev、 Biol、 87
:5563−5567)は、ZP3(光体無傷精子の一部レセプターとして作用
すると思われるマウス卵の透明帯の表面に存在する83.000ダルトンの糖タ
ンパク質)と結合するマウス精子の56.000ダルトンのタンパク質を同定し
た。この56.000ダルトンタンパク質は、 161で標識した光活性化可能
なヘテロ三官能性架橋剤に結合させたZP3と精子との光親和性架橋により放射
性標識されることが見いだされ、ZP3−アフィニティーカラムに非常に強固に
結合することが観察された。
PH−20は、2つの異なる集団として存在すると思われる約60、000ダル
トンのモルモット精子の膜タンパク質である(Carronand Salin
g、 ”Elements of Mammalian Fertilizat
ion ” 、第1■巻、 Wassarman編集、 CRCPress、ボ
ストン、第147−176頁)。精巣上体尾の精子において、PH−20の発現
は光体後領域の表面と光体内膜の管腔表面に限られることが見いだされた(Ph
elpsand Myles、 1987. Dev、 Biol、 123:
63)。これら2つの集団はそれぞれPH−20,ffiおよびPH−20,、
と命名され、PH−201,が全体の約70%を占めている(Cowan et
al、、 1987. J。
Ce1l Biol、 103:1289) 。PH−20に対するモノクロー
ナル抗体は、光体反応を起こした(光体が無傷ではない)モルモット精子の相同
な透明帯への結合を濃度依存的にブロックすることが観察された(Primak
off et at、、 1988. Nature 335:543)。
受精抗原1 (FA−1)は、最初にMA24モノクローナル抗体によって同定
された、ヒトとマウスの両生類細胞において見いだされた精子特異的糖タンパク
質である(Carron and Saling。
“Elements of Mammalian Fertilization
”、第11巻。
Wassarman編集、 CRCPress、ボストン、第147−176頁
; Naz etat、、 1984.5cience 225:342)。M
A24モノクローナル抗体は46、000ダルトン形態に二量体化しうる23.
000ダルトンのモノマーを認識し、精子頭部の光体後領域と尾の中片部および
主部に存在することが見いだされた(同上)。MA24は透明帯のないハムスタ
ー卵のヒト精子侵入およびマウス透明帯からのマウス精子侵入を阻止することが
観察された(同上)。
M42抗原はマウス精子の光体稜(acrosomal crest)に存在す
る高分子量(約220.000ダルトン)タンパク質である(Carronan
d Saling、“Elements of Mammalian Fert
ilization”、第1■巻、 Wassarman編集、 CRCPre
ss、ボストン、第1.47−176頁;Sating and Lakosk
i、 1985. Biol、 Reprod、 33:527) o M 4
2モノクローナル抗体は、透明帯への精子の結合または侵入を妨げることなく、
光体反応の誘導を阻止するよってある(Saling、 1986゜Dev、
Biol、 +32:174)。
PI−I−30モノクローナル抗体は、モルモット精子の光体後領域に存在する
標的抗原に結合し、かつ透明帯のないモルモット卵の受精を濃度依存的に抑制す
ることが判明した。PH−30抗体は分子量60.000および44.000ダ
ルトンの2つのポリペプチドと結合するようだ(Carron and Sat
ing、 ”Elements ofMammalian Fertiliza
tion″、第11L Wassarman編集、 CRCPress、ボスト
ン、第147−176頁; Primakoff and Myles、 19
83゜Dev、 Biol、 98:417; Primakoff et a
l、、 1987. J、 Ce11. Biol。
104:141)。
M2929モノクローナル抗、マウス精子頭部の赤道領域にある約40.000
−60.000ダルトンの分子量を有する標的抗原に結合することが見いだされ
た。M29抗体はいろいろな種の精子と交差反応する (Carron and
Saling、 ”Elements of MammalianFerti
liZatiOn″、第1I巻、 Wassarman編集、 CRCPres
s、ボストン、第147−176頁; Saling et al、、 198
5. Biol、 Reprod、 33:515; Saling、 198
6. Dev、 Biol、 117:511−519)。
YWK IIは対応するYWK IIモノクローナル抗体を使ってイムノアフィ
ニティークロマトグラフィーによりヒト精子から同定された (Carron
and Saling、 ”Elements of MammalianFe
rtiliZatiOn”、第1+巻、 Wassarman編集、 CRCP
ress、ボストン、第147−176頁; Yan et at、、 198
7. Arch、 Androl、 18:245)。YWK I+抗原は60
.000および/または72.000ダルトンの分子量をもつようであり、ラク
トフェリンと関係があるかもしれない(同上)。
APz (イノシシ精子の原形質膜一体化タンパク質)はZP3のブタ同等物を
介する卵への精子の付着に関与することが観察された(Peterson an
d t(unt、 1989. Gamete Res、 23:103;Pe
terson and 1lunt、 1989. J、 Ce1l Biol
、 109:125a abstractno、673)。
LeytonとSating (1989,Ce1l 57:1123−113
0)は、分離した精子タンパク質のプロットへの放射性標識したネズミ透明帯ま
たは精製ZP3の結合について研究し、95.000および42.000ダルト
ンの分子量を有する2つの透明帯結合タンパク質を同定した。また、ZP3に結
合する95.000ダルトンタンパク質は抗ホスホチロシン抗体と反応すること
が観察された。95.000ダルトンタンパク質はZP3によって精子表面上で
凝集され、これによりチロシンキナーゼ活性を刺激し、そして光体エキソサイト
ーシスを引き起こすことが示唆された。
精子のZP3結合タンパク質の候補として提案された分子に関する池の報告書と
して、分子量約57.000−60.000ダルトンを有するマウス精子のガラ
クトシルトランスフエラーゼに関するMacekand 5hur (1988
,Gamete Res、20:93−109)HRamら (1989゜Ga
mete Res、22:321−332)Hlluangら (1982,G
amete Res、5:355−361): Topfer−Peterso
nら(1985,旧stochemistry 83:139−145);分子
量約49.000−54.000ダルトンを有するラット精子のガラクトース結
合タンパク質に関するAbdullah and Kierszenbaum(
+989. J、 Ce1l Biol、108:367−375); Tul
sianiら (1989,J。
Ce1l Biol、 109:1257−1267);分子量53.000を
有するイノシシ精子ブロアクロシンに関するJonesら(1988,Deve
lopment 102ニア8l−792)+ Saling (1981,P
roc、 Natl、Δcad、 Sci、 U、S、A、 78:6231−
6235); Benau and 5torey (1987,Biol、
Reprod、 36:282−292); O’Randら (1985,J
、EXp、Zool、235:423−428)+ Petersonら(+9
85. Gamete Res、 12:9l−100); 5ullivan
and Bleau (1985゜Gamete Res、 12:101−
116);およびBrown and Jones (1987゜Develo
pment 99:333−339)を挙げることができる。しかしながら、本
発明以前に、ZP3結合タンパク質を決定的に同定したものは雌雄両方の免疫系
は精子を異物として認識する(Carron andSal ing、“Ele
ments of Mammalian Fertilization ” 、
第1+巻。
Wassarman編集、 CRCPress、ボストン、第147−176頁
)。従って、受精過程に関与する精子成分は避妊法において免疫学的標的として
役立つだろう (Naz、 1990. Curr、 0pinion Imm
unol、 2ニア48−751; Primakoff et al、、 1
988. Nature 335:543−546; lsojima。
1990、Curr、0pinion Immunol、2ニア52−756;
Naz and Menge。
1990、 Human Reproduction 5:511−518;
Talwar and Raghupathy。
1989、 Vaccine 7:97−101; Griffin、 199
1. l(uman Reproduction6:166−172; Iso
jima et at、、1986. Am、J、Reproductive[
mmunol、 Microbiol、 10:9O−92)にのような方法は
、ホルモンの投与を必要としない点とホルモン療法の副作用を回避できる点で現
在使われている避妊薬よりも優れていることが分かるだろう。
精子に対する抗体媒介免疫反応は、免疫系が雌雄両方の生殖路のいろいろな位置
で精子に接近する可能性があるので、多くの部位のいずれか1つで受精を妨害し
うるだろう(同上)。例えば、精子は凝集または不動化のような非特異的メカニ
ズムにより機能的集団から排除されるだろう(同上)。また、受精過程の一部で
ある特定の細胞現象が妨げられるだろう(同上)。
全精子および精子抽出物は動物実験において妊娠を防止するのに効果的であると
分かったが、様々な理由によりこのような調製物を実際的なレベルで用いること
はできないだろう (同上およびNaz、 1988. Am、 J、 Rep
rod、 Immunol、 166:21) o 1種または2゜3種の精子
タンパク質を提示するワクチンがより望ましい。しかし、多くの精子抗原(上記
参照)の同定にもかかわらず、はとんどはin vivoで中和抗体の標的であ
ることが実証されておらず、能動免疫研究を可能にする程度に精製されていない
(Carron andSaling、“Elements of Mamma
lian Fertilization″、第11巻。
Wassarman編集、 CRCPress、ボストン、第147−176頁
)。モルモット抗原PI(−20、マウスおよびヒト生殖細胞のFA−1抗原、
並びに精子表面に存在する精子特異的ミトコンドリア抗原LDH−C4は、in
vitro受精阻止および能動免疫プロトコールでの不妊の誘導により実証さ
れた中和抗体の既知標的である3つの抗原に相当する(同上およびGoldbe
rg et al、、 1981. “lumanReprOduCt ion
″、Semm and Mettler編集、Elsevier−NorthH
olland、アムステルダム、第360頁; 5helton et al、
、 1983゜J、 Reprod、Immunol、 5upp1.7:26
; 5helton and Goldberg。
1986、 Biol、 Reprod、 35:873)。
2.4. を−複合体および精巣特異的遺伝子を一複合体(マウス染色体17の
近位領域に存在する遺伝子群)は胚発生と生殖に関係しており、単一遺伝子変異
または複数の遺伝子座の複雑な相互作用により生じる表現型を発現する。例えば
、単一のt一致死遺伝子についてのホモ接合は特定の段階で発生している胚の停
止をもたらし、一方、複数の遺伝子座での変異はへテロ接合tハブロタイブ保有
雄(1/+)において伝達比のゆがみを引き起こし、あるいはtハブロタイブに
ついて二重にヘテロ接合性である雄(’t°/lr)において生殖不能を引き起
こす(Klein、 1986.“Natural History of t
he MajorHistocompatibility Complex”、
John Wiley & 5ons、 NewYork; 5ilver、
1985. Ann、 Rev、 Genet、 19:179−208およ
び下記参照)。
積厚細胞(精子を形成する幹細胞)は精器細胞と呼ばれる未分化の精子形成細胞
を生じさせる。各精器細胞は2回の減数分裂を経て4つの半数体精子を形成する
。その後、半数体精子は成熟精子へと分化する。精子形成と呼ばれる、この全過
程は精巣の精細管において行われる。を−複合体と関連した遺伝子、あるいは染
色体17に存在する遺伝子の多くはネズミの精子形成にかなりの影響を与えるこ
とが見いだされた。ここではそれらが発現する表現型に従ってそれらを分類する
ことにする。
初めに、1組のt−ハブロタイブ遺伝子は、を−保有精子にそれらの野生型減数
分裂パートナ−を不活性化させるように協力して働くことが見いだされた(Se
itz and Bennett、 1985. Nature313:143
−144; 5ilver and 01ds−C1arke、 1984.
Dev、 Biol、 105:250−252)。その結果、t−ハブロタイ
ブについてヘテロ接合性の雄はその子孫の90%以上にt−染色体を伝達するだ
ろう。この現象は伝達比ゆがみ(transmission ratio di
stortion:TRD)と呼ばれる。同じ遺伝子型の雌マウスは古典的なメ
ンデルの分布に従って子孫をつくるので、TRDは胚致死性の結果ではない。
精子形成に影響を及ぼす2番目の種類の遺伝子は2つの完全なtハブロタイブを
有する雄マウスに見られる。Lyonは、i −ノzプロタイプが少なくとも2
つのt−複合体不妊遺伝子(Tcs’)を保有することを見つけた(Lyon、
1986. Ce1l 44:357−363)。いずれか一方についてのホ
モ接合は雄の生殖能を損なうらしかった。
精子形成に影響を与える遺伝子の3番目の種類は異種間交雑、つまりMus m
usculusとMus domesticus SMus laborato
rius(Mus musculusとMus domesticusとの混合
株)とMus 5pretus。
およびt−ハブロタイブ保有Mus IabOratOriUSとMus 5p
retusの株を交配させることによって発見された。これらの遺伝子座は、そ
れらがこれらの交雑のFl雄に不妊を生じさせるので、交雑不妊(Hst)遺伝
子座と呼ばれる。これまでに、少なくとも2つのHst遺伝子がt−複合体にあ
ることが分かつている(Forejtand 1vanyi、 1975. G
enet、 Res、 24:189−206)。このクラスの遺伝子は、TR
Dに関係した遺伝子と同様に、動物が遺伝子座についてヘテロ接合性であるか、
または異なる遺伝的背景のもとてその遺伝子座についてホモ接合性であるときだ
け、それらの作用を発現する。
精子形成の間に発現される最後の2種類の遺伝子は、単純な劣性単一因子変異で
あるクエーキング(quaking: Q k ) (Bennettet a
l、、 1971. Biol、 Reprod、 5:3O−58) 、およ
び丸い精子として知られる精子形成の段階で発現されるホスホグリセレートキナ
ーゼ2 (P g k −2) (Kramer and Er1ckson、
1981. Dev、 Biol。
87:37−45)である。これらの遺伝子は初めの3つのクラスの遺伝子が関
与する過程あるいは経路に加わらないよってある。
雄マウスの生殖細胞分化におけるマウス染色体17の近位領域の役割をさらに調
ぺるために、5arvetnickら (1989゜Immunogeneti
cs 30:34−41)は、精巣特異的に発現されるこのゲノム領域からの遺
伝子をクローン化し、特性決定を行った。簡単に述べると、約20.000クロ
ーンのマウス精巣cDNAライブラリーを、マウス精巣または肝臓から単離した
ポリ(A)+RNAに相補的なcDNAクローンを用いてスクリーニングし、そ
して精巣プローブに選択的にハイブリダイズする16のcDNAクローンを同定
した。ノーザンブロットハイブリダイゼーションにより、これらのクローンの1
5に対応する転写物の精巣特異的発現を確認した。ハムスターの遺伝的背景でマ
ウス染色体17に特徴がある体細胞ハイブリッドから調製したDNAを用いてサ
ザンプロット分析を行うことにより、ただ1つのクローン(pNS2と命名)が
染色体17にあることが分かった。pNs2は比較的大きい遺伝子D17Sil
lの一部を含むことが判明した。この遺伝子の配列解析から、(i)二本鎖のヘ
アピン様二次構造を形成しうる対応RNA転写物内にある相補的な組の交互のプ
リンおよびピリミジン残基;および(ii )転写物自体に存在する最長の可能
なオーブン・リーディング・フレームのサイズの3倍であると思われる精巣転写
物に相補的な仮説上の長いオーブン・リーディング・フレーム;が実証された。
配列解析に基づいた精巣転写物は、せいぜい長さが187アミノ酸残基(約21
.000ダルトンの分子量に相当)のポリペプチドをコードすると予想された。
あとで、この転写物は506アミノ酸(57,000の分子量に相当)をコード
するオーブン・リーディング・フレームを実際に含むことが分かった(Sarv
etnick et al、、 1990. Immunogenetics
31:283−284)。先の刊行物での過小評価は配列決定の誤りによるもの
だった。
l1ibbinsら(1989,Genomics 5:l39−143)は、
マウスDi 7Sill遺伝子のヒト相同体のクローニングを報告している。体
細胞ハイブリッド分析により、ヒト遺伝子は染色体6の短腕(pHp21.1)
に存在することが分かった。
3、 発明の概要
本発明は、成熟した精子の表面に存在し、哺乳動物の受精の際に卵への精子の結
合に関与する、を−複合体関連精巣発現−1(tcte−1)と呼ばれるタンパ
ク質に関する。本発明は、少なくとも一部が、tcte−1タンパク質をコード
するヒトおよびマウスcDNAのクローニング並びに特性決定に基づいている。
本発明は、ヒトTCTE−1配列を含めて、tcte−1をコードする実質的に
精製した核酸配列を提供する。このような核酸配列はプロモーター配列あるいは
第2遺伝子の少なくとも一部に連結させても、核酸ベクター中に挿入しても、ト
ランスジェニック動物内にトランスジーン(導入遺伝子)として存在させてもよ
い。
本発明は、さらに、ヒトTCTE−1タンパク質を含めて、実質的に精製したt
cte−1タンパク質、並びにその免疫原性断片および誘導体を提供する。
他の態様において、本発明は、tcte−1タンパク質またはその免疫原性断片
もしくは誘導体を含有するワクチンを提供する。
また、本発明は、t、cte−1タンパク質またはその免疫原性断片をコードす
る遺伝子を保有している非病原性ウィルスを含有するワクチンを提供する。
本発明は、さらに、避妊を必要とする対象者に、(i)tcte−1タンパク質
またはその断片もしくは誘導体、あるいは(ii)tcte−1またはその免疫
原性断片をコードする遺伝子を保有しているウィルス、を含有する免疫原性組成
物を投与することからなる避妊方法を提供する。
本発明は、また、tcte−1に対する抗体(モノクローナル抗体を含む)、お
よび有効量の上記抗体を対象者に投与することからなる避妊方法を提供する。
さらに、本発明は、tcte−tタンパク質の発現および/または機能の異常を
検出することからなる不妊症の判定および/または診断方法、並びにこのような
方法に用いるキットを提供する。
更なる態様において、本発明は、tcte−1タンパク質の発現および/または
機能の異常を修正することからなる不妊症の治療方法を提供する。
3.1. 略語の説明
tcte−1を一複合体関連精巣発現−1、種に無関係Tcte−1ネズミを一
複合体関連精巣発現−1TCTE−1ヒトを一複合体関連精巣発現−14、図面
の説明
図1.Tcte−1およびTCTE−1ゲノムクローンの制限地図。
マウスTcte−1遺伝子座はtw t、 u b l / j W S ?ウ
スコスミドライブラリーからの2つの重複するコスミドにクローニングした(A
)。ヒトTCTE−1遺伝子座はヒトゲノムライブラリーからの2つの重複する
ファーンクローンにクローニングした(B)。
黒の太線はcDNAとハイブリダイズする領域を表すが、インドロンおよびエク
ソンの正確な接合部は決定しなかった。酵素Eco旧、BamHl 、Xhol
、5a11、C1al、l1indlllおよびXba Iにより観察された制
限部位の位置は、下の長方形のボックス内に示した記号で示しである。拡張領域
は稀にしか切断しない制限酵素Nrul 、 Bs5lllL 5acllおよ
びXho Iを用いてさらに分析し、これらの酵素を四角のボックス内に示した
略号で示しである。転写の方向は左から右の方向である。
図2.3つのクラスのヒトTCTE−1cDNAの模式図。
ヒトTCTE−1cDNAは、プローブとしてマウスTcte−10DNAクロ
ーンを用いてヒト精巣ライブラリーをスクリーニングすることにより得た。3つ
のクラスのクローンが得られた。
同じ模様のボックスは、個々のクローンが同じ配列を共有することを示す。TC
TE−1クローンの領域に隣接するDNA配列には下線が引いてあり、ポリA付
加配列でありうる配列はボックスで囲っである。スケールを線で示す。
図3.TCTE−1cDNAのヌクレオチド配列および推定上のアミノ酸配列。
2つのヒトTCTE−1cDNAクローン、pHI (配列番号:I)およびp
hTCTE−1(配列番号:2)のヌクレオチド配列を5゛から3゛の方向で示
してあり、数字“1″は転写物の5゛末端を表す。phTCTE−1配列をpH
I配列の上に示す。配列の同一性はダッシュで示す。p H1配列はphTCT
E−1よりかなり小さいタンパク質をコードするので、phTCTE−1のアミ
ノ酸配列(配列番号:3)を示しである。ヌクレオチド配列のナンバリングを右
側に示し、phTCTE−1のちのには下線が引いである。アミノ酸残基のナン
バリングを左側に示す。コード領域中のパリンドローム配列および3°非翻訳領
域中の(CA/GT)繰り返しモチーフにも下線が引いである。
図4.ドツトマトリックス解析(dot matrix analysis)に
よるヒトTCTE−1およびマウスT c t e −1(Sarvetnic
k et al。
、 1990.1mmunogenetics 31:283−284)のヌク
レオチド配列の比較。
図5.ヒトTCTE−1(配列番号=4)およびマウスTcte−1(配列番号
:5)のタンパク質配列の相同性。
ヒトphTCTE−1(配列番号=2)はすべての単離物の中で最長のオーブン
・リーディング・フレームをコードする。翻訳されたオープン・リーディング・
フレームを上段に示す。比較のために、マウスタンパク質配列をヒト配列の下に
示す。線は同一性を示し、1つの点は保存的変化を表す。
図6.Tcte−1およびTCTE−1タンパク質のバイトロバシー(hydr
opathy)プロフィール。
マウスTcte−1(配列番号=5)およびヒトTCTE−1(配列番号:4)
のKyte−Doolittle バイトロバジ−プロフィールをそれぞれAお
よびBに示す。タンパク質の疎水性領域はゼロの線より上に、そして親水性領域
はゼロの線より下に延びている。
図7.Tcte−1およびTCTE−1タンパク質の重複アミノ酸モチーフ。
Tcte−1遺伝子の残基337〜436のポリペプチド配列(配列番号、6)
およびTCTE−1遺伝子の残基334〜433のポリペプチド配列(配列番号
;7)をそれぞれAおよびBに示す。同一の残基には下線が引いである。重複モ
チーフをボックスで囲っである。
図8.7CTE−1とTcte−1との融合タンパク質の形成および該融合タン
パク質を認識する抗体。
(A)p77.1プラスミド(レーン1)、p77.3プラスミド(レーン2)
、p77.4プラスミド(レーン3)およびp77.2プラスミド(レーン4)
を保有する細菌からの全タンパク質溶解液。Mはマーカーのレーンである。
(B)p77.1保有細菌からのタンパク質溶解液の不溶性画分。
(C)マウスTcte−1融合タンパク質に対する抗血清による精巣細胞の細胞
上画分由来のタンパク質の免疫沈降。マウス精巣細胞(T)を単離し、[”S)
−メチオニンで標識した。次に、これらの細胞に対して分画化を行って、核(N
)、細胞質および膜(C)、ミトコンドリア画分(M)を分離した。タンパク質
溶解液を調製し、抗Tcte−1血清(右のパネル)または免疫前血清(左のパ
ネル)を用いて沈殿させた。
図9.精巣からのp56がTcte−1タンパク質であるという証拠。
A、精巣細胞またはin vitro翻訳産物からのI:”S)−メチオニン標
識タンパク質を免疫前血清またはアフィニティー精製した抗Tcte−1抗体で
沈殿させ、5DS−PAGE分析にかけた。
レーン1および2では、全精巣タンパク質溶解液を使用した。レーン3および4
ては、in vitro転写により作られたアンチセンス鎖Tct、e−IRN
Aのin vitro翻訳産物を使用した。レーン5および6ては、Tcte−
IRNAのセンス鎖のin vitro翻訳産物を使用した。レーン1.4およ
び6では、精製したウサギ免疫前1gGにより沈殿させた産物を使用した。レー
ン2.3および5では、アフィニティー精製した抗Tcte−1抗体で沈殿させ
た産物を使用した。
B、V8プロテアーゼによるp56およびp62の一部元ペプチドマッピング。
精巣細胞から沈殿させた放射性標識p56およびp62を含有するゲル切片を最
初の5DS−PAGE後に切り出し、大腸菌に産生させたTcte−1融合タン
パク質と混合し、そして2回目の5DS−PAGE分析にかけた。2回目の電気
泳動の間に200ngの■8プロテアーゼでタンパク質を消化した。
右のパネル(R)は電気泳動後のゲルのクーマシーブルー染色パターンを示し、
左のパネル(L)は同じゲルからの放射性標識ペプチドパターンである。分析し
たタンパク質は次のとおりであった:レーンA、p62およびTcte−1融合
タンパク質;レーンB、’p56およびTcte−1融合タンパク質。2つの異
なる実験より得られた結果を示す。対応するバンドを線でつないである。
図10. ウェスタン分析により測定したTcte−1タンパク質の組織および
細胞上分布。
アフィニティー精製した抗Tcte−1抗体(右のパネル)または免疫前ウサギ
IgG(左のパネル)を用いて、種々の組織からのタンパク質溶解液と、雄12
9マウスの精巣細胞および精子の異なる細胞上画分についてウェスタンブロッテ
ィング分析を行った。B、脳:K、腎臓;し、肝臓;S、膵臓;T、全精巣細胞
;SP、精子SDS可溶性画分、TM、TCおよびTNはそれぞれ精巣細胞のミ
トコンドリア画分、細胞質画分および核両分の略号である。
図11. in 5ituハイブリダイゼーシヨンによるTcte−IRNAの
精巣における位置確認。
Tc t e−1cDNAの3“非翻訳領域のPstl−EcoRI断片を含む
B I uescr i p を系プラスミドpj26.1を線状化し、T3お
よびT7ボリメラーゼを用いて転写し、それぞれアンチセンス(AS)およびセ
ンス(S)プローブを作製した。PS+太糸期の精器細胞、R8,丸い精器細胞
。精巣切片に対するin 5itu /%イブリダイゼーション実験は「材料お
よび方法」に記載したとおりに行った。
図12.免疫蛍光によるTcte−1タンパク質の精巣切片における位置確認。
オムニ(Omn i )−固定したマウス精巣切片を、まず5μgの免疫前ウサ
ギrgG(対照)およびアフィニティー精製したウサギ抗Tcte−1抗体(a
−Tc t e−1)で染色し、次にビオチン結合ヤギ抗ウサギIgGで処理し
た。抗原−抗体複合体はFITC標識ストレプトアビジンを用いて検出した。核
はDAPIで染色した。Zeiss位相差蛍光顕微鏡を用いて写真を撮った。■
。
精細管の横断面の位相差顕微鏡写真。2.同一視野のDAPI染色パターン。3
.同一視野のFITC染色1<ターン。
図13.免疫蛍光によるTcte−1タンパク質の精子における位置確認。
用いた方法は図12で採用したものと同じであった。1.、<ラホルムアルデヒ
ドで固定した精子の位相差顕微鏡写真。2.同一視野のDAPI染色パターン。
3、同一視野のFITC染色パターン。
図14.無傷の光体の原形質膜に存在するTcte−1タンパク質。
図15.Tcte−1−LT)ランスジェニックマウスの分析。
A、Tcte−1−LT)ランスジーン構築の模式図。
マウスTcte−1遺伝子の5.8Kbの上流領域を含むKpnlとHindl
llで線状化したpj59.1プラスミドにpUCTの2゜3 Kb Hind
lll−Kpnl断片をクローニングして、Tcte−1−LT融合遺伝子を構
築した。得られたプラスミドp366.1の3’ Kpn1部位をBam111
部位に変換してプラスミドpj66.2を作製した。8.lKbのBam1ll
断片を用いてトランスジェニックマウスをつくった。
8.4つのトランスジェニック系のサザン分析。
異なるトランスジェニック系からのPstl消化ゲノムDNAを電気泳動にかけ
、プロットし、そしてC32P)−dCTP標識大型T抗原プローブとハイブリ
ダイズさせた。
C,)ランスジェニックマウスの組織からのRNAのノーザンブロノト分析。
6つの組織からの全RNAl0μgをノーザン分析に使用した。
B、脳;K、腎臓;し、肝臓;S、膵臓、T、精巣;Lg、肺。
図16.標識マウスTcte−1プローブにハイブリダイズさせた各種動物から
のDNAのサザンプロット。レーン1−12(左から右へ)のDNAはそれぞれ
雌ウシ、ブタ(レーン2および3)、イヌ、ウサギ、モルモット、ヒト、サル、
ニワトリ、アフリカッメガエル(Xenopus Iaevis) 、ゼブラフ
ィッシュ(zebra fish)および分子マーカーである。
図17.ヒトTCTE−]融合タンパク質(レーン2)へのモノクローナル抗体
4F7の結合、および対照(TCTE−1コ一ド配列を欠くベクターにより発現
されたタンパク質)への該抗体の非結合を示すウェスタンプロット分析。
図18.TCTE−1に対するポリクローナル抗血清によるヒト精子の免疫蛍光
染色。
(本頁以下余白)
5、 発明の詳細な説明
限定の目的でなく、明瞭化のために、本発明の詳細な説明を以下の項に分けて記
載する:
(1)核酸;
(2)タンパク質およびペプチド:
(3)本発明の抗体;
(4)ワクチン;
(5)免疫避妊:および
(6)本発明の他の利用法。
5.1. 核酸
本発明は、ヒトTCTE−1をコードする核酸分子を含む、tcte−1をコー
ドする実質的に精製した核酸分子を提供する。
特に本発明は、以下のいずれかをもつ実質的に精製した核酸分子を提供する:
■)ヒトTCTE−1に対応する図3に実質的に示す配列(配列番号、2);
2)TCTE−1タンパク質のN−末の60アミノ酸残基をコードする、およそ
ヌクレオチド149がらおよそヌクレオチド328まで延びる部分(配列番号:
2)に対応する図3に実質的に示す配列。
3)およそヌクレオチド329がらおよそヌクレオチド1672まて延びる部分
に対応するTCTE−1(配列番号:2)の図3に実質的に示す配列;
4)図5に実質的に示すアミノ酸配列(配列番号:4)を有するヒトTCTE−
1タンパク質をコードする配列;5)アメリカン・タイプ・カルチャー・コレク
ションに受託番号75095て寄託しであるphTcTEl中に含まれる配列(
配列番号;2);
6)アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションに受託番号75097て寄
託しであるI hTCTE I g中に含まれる配列:および
7)アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションに受託番号75096て寄
託しであるpmTCTEI中に含まれる配列。
本発明の核酸分子は、これに限定されるものではないが、プラスミド、コスミド
、バクテリオファージまたはウィルスを含む核酸ベクター中に含まれることがで
き、あるいは本発明の核酸分子を非ヒトトランスジェニック動物中にトランスジ
ーンを作製するために用いる場合には、外来ゲノム中に含まれることができる。
“実質的に示す”の語は、本発明の核酸分子が全配列の5%を越えない残基数で
図に示す配列と配列が異なるかも知れないことを意味すると解釈されるべきであ
る。
組換え体がtcte−1を発現できるように、本発明の核酸分子を発現ベクター
中に挿入することが好ましい。このようなベクターはtcte−1の発現を制御
するのに用いられつるプロモーター要素をも含んでいることが好ましい。
本発明は、ベクターに含まれるか、または含まれていないかもしれないプロモー
ター要素に連結した実質的に純粋なt c t e −1核酸分子を提供する。
これに限定するものではないが、適当なプロモーター要素にはホスホグリセリン
酸キナーゼ2プロモーターのような精子または精巣特異的プロモーター、ならび
に精子または精巣特異的ではない以下のプロモーター:CMVプロモーター、S
V40初期プロモーター領域(Bernoist and Chambon、
1981、 Nature 290+304−310) 、ラウス肉腫ウィルス
の3“の長い末端反復配列中に含まれるプロモーター(Yamamoto et
al、、 1980゜Ce1l 22ニア87−797) 、ヘルペスチミジ
ンキナーゼプロモーター(Wagner et al、、 1981. Pro
c、 Natl、 Acad、 Sci、 U、S、A、 78:1440−1
445 ) 、メタロチオネイン遺伝子の制御配列(Brinster eta
t、、 1982. Nature 296:39−42) ;β−ラクタマー
ゼプロモーター(Villa−Kamaroff et al、、 1978.
Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 U。
S、A、 75:3727−3731 ) 、またはtacプロモーター(De
Boer etat、、 1983. Proc、 Natl、 Acad、
Sci、 U、S、A、 80:2l−25)のような真核発現ベクター(“組
換えバクテリアからの有用なタンパク質” 、5cientific Amer
ican、 1980.242+74−94も参照されたい);Ga14プロモ
ーター、ADC(アルコールデヒドロゲナーゼ)プロモーター、PGK (ホス
ホグリセロールキナーゼ)プロモーター、アルカリ性ホスファターゼプロモータ
ーのような酵母またはその他の菌由来のプロモーター要素、および組織特異性を
示し、かつトランスジェニック動物に用いられている以下の動物転写制御領域:
膵臓豚房細胞で活性なエラスターゼI遺伝子制御領域(Swift er at
、、 +984. Ce1l 38:639−646; 0rnitz et
al、、 1986゜Co1d Spring Harbor Symp、 Q
uant、 Biol、 50:399−409; MacDonald、 1
987. Ilepalology 7:425−515) ;膵臓β細胞で活
性なインシュリン遺伝子制御領域(t(anahan、 1985. Natu
re 315:115−122)、リンパ球細胞で活性な免疫グロブリン遺伝子
制御領域(Grosschedl et al、、 1984. Ce1l 3
8:647−658; Adames et al、、 1985. Natu
re 318:533−538; Alexander et al、、 19
87. Mo1. Ce11.Biol。
7・1436−1444) 、精巣、胸、リンパ球およびマスト細胞で活性なマ
ウス乳癌ウィルス制御領域(Leder et al、、 1986. Ce1
l 45:485−495) 、肝臓で活性なアルブミン遺伝子制御領域(Pi
nkert etal、、 1987. Genes and Devel、
l:268−276) 、肝臓で活性なα−フェトプロティン遺伝子制御領域(
Krumlauf et al、、 1985. Mo1、 Ce11. Bi
ol、 5:1639−1648; Hammer et al、、 1987
.5cience 235:53−58) ;肝臓で活性なαl−l−抗トリプ
シン子制御領域(Kelsey et al、、 1987. Genes a
nd Devel、 1:161−171) 、骨髄細胞で活性なβ−グロビン
遺伝子制御領域(Mogram et al、、 1985. Na1ure
315:338−340: Kollias et al、、 1986. C
e1l 46:89−94) ;脳の乏突起神経膠細胞で活性なミニリン塩基性
タンパク賀遺伝子制御領域(Readhead et al、、 +987.
Ce1l 48ニア03−712) ;骨格筋で活性なミオンンL鎖−2遺伝子
制御領域(Sani、 1985. Na1ure314:283−286)
、および視床下部で活性な性腺刺激ホルモン放出ホルモン遺伝子制御領域(Ma
son et al、、 1986.5cience 234:1372−13
78)を含む。
プロモーターと連結したt、 c t e −1をコードする核酸分子に加えて
、本発明は、tcte−1をコードし、かつ例えば融合タンパク質をコードする
別の遺伝子の少なくとも一部と連結した核酸分子も提供する。このような構築物
はベクター分子中に含まれていても、含まれていなくてもよい。例えば、tct
e−1遺伝子、またはその一部は免疫グロブリン分子、またはその一部をコード
する核酸と連結することができる。
本発明はさらに、長さが少なくとも約IO塩基対であり、かつ(1)図3に実質
的に示すTCTE−1に対する核酸配列(配列番号=2)の一部に対応する、あ
るいは(2)図5に実質的に示すTCTE−1に対するアミノ酸配列(配列番号
:4)の一部をコードする、実質的に精製した核酸分子を提供する。このような
分子はプロモーターおよび/または別の遺伝子の少なくとも一部と連結していて
もよく、また核酸ベクター中に含まれていてもよい。
本発明はさらに、その中に本発明の核酸分子を導入した微生物、遺伝子操作した
細胞、またはトランスジェニック動物を提供する。
核酸分子は当業界で公知のいかなる方法を用いて微生物、細胞またはトランスジ
ェニック動物中に導入してもよく、その方法にはマイクロインジェクション、ト
ランスフェクション、形質導入、エレクトロポレーション等を含むが、これに限
定されない。あるいはこのような方法で本発明の核酸分子を受け取った親の微生
物、細胞またはトランスジェニック動物から核酸分子が受け継がれる。
本発明はさらに、TCTE−1またはT c t e−1(Sarvetnic
k et al、、 1990. Immunogenetics 31:28
3−284)のC−末端側半分と少なくとも80%相同なタンパク質をコードす
る別の種のtcte−1をコードする配列に対応する実質的に精製した核酸分子
を提供する。
5.2、 タンパク質およびペプチド
本発明は実質的に精製したtcte−1タンパク質およびペプチド分子、ならび
にこのような分子の誘導体および機能的な等価物を提供する。このセクションに
記載するタンパク質の全てをtcte−1タンパク質といってもよい。
特に、本発明は以下のものを提供する:(1)ヒトTCTE−1(配列番号;4
)について図5に実質的に示す配列を有する実質的に精製したタンパク質:(2
)ヒトTCTE−1(配列番号:4)についてアミノ酸lから60に延びる部分
に対する図5に実質的に示す配列を有する実質的に精製したタンパク質:
(3)ヒトTCTE−1(配列番号=4)についてアミノ酸61から503に延
びる部分に対する図5に実質的に示す配列を有する実質的に精製したタンパク質
;
(4)化学的修飾またはアジュバントとの同時投与によって免疫原性を与えられ
たタンパク質の断片を含む、ヒトTCTE−1(配列番号・4)について図5に
実質的に示す配列を有する実質的に精製したタンパク質の免疫原性断片。
本発明によるタンパク質断片は長さが少なくとも5アミノ酸である。
本発明はさらに、より大きいタンパク質分子中に含まれるこのようなタンパク質
およびタンパク質断片を提供する。例えば、このようなタンパク質およびタンパ
ク質断片は融合タンパク質中に含まれてもよい。
本発明はさらに、上記のタンパク質およびタンパク質断片の機能的等価物を提供
する。機能的な等偏分子においては、機能的に等価なアミノ酸残基が配列中の残
基と置換してサイレント変化をもたらすこと以外は、アミノ酸配列が図5に実質
的に示されるものである。例えば、配列中の1または2以上のアミノ酸が機能的
な等価物として作用する同様の極性をもつ他のアミノ酸で置換されてサイレント
変化をもたらす。配列中のアミノ酸の置換体は、そのアミノ酸が属するクラスの
他のものから選択することができる。例えば、非極性(疎水性)アミノ酸はアラ
ニン、ロイシン、イソロイシン、バリン、プロリン、フェニルアラニン、トリプ
トファンおよびメチオニンを含む。極性中性アミノ酸はグリシン、セリン、スレ
オニン、システィン、チロシン、アスパラギンおよびグルタミンを含む。正に荷
電した(塩基性)アミノ酸はアルギニン、リジンおよびヒスチジンを含む。負に
荷電した(酸性)アミノ酸はアスパラギン酸およびグルタミン酸を含む。
さらに本発明の範囲にはこのようなタンパク質またはその断片の誘導体を含み、
これにはグリコジル化、タンパク質分解、リン酸化、抗体分子または他の細胞リ
ガンドへの結合などによって形成される誘導体を含む。
本発明のタンパク質およびタンパク質断片は当業界で公知の方法によって製造す
ることができ、これには天然物からの精製(ポリアクリルアミドゲル電気泳動、
免疫沈降またはアフィニティークロマトグラフィーによる精製を含む)、化学合
成、および組換えDNA技法による発現系を含む。
“実質的に示す”の語は、本発明のタンパク質分子または断片が、全配列の5%
を越えない非機能的に等価な残基数で図5に示す配列と配列が異なるかもしれな
いことを意味すると解釈されるべきである。機能的に等価な残基はどのような数
で置換してもよいが、全配列の20%を越えないことが好ましい。
本発明はさらに、精子溶解物中に見られるタンパク質と実質的に同一である、t
cte−1配列の対応する長さと少なくとも80%の相同性をもつ実質的に精製
したタンパク質を提供する。好ましい態様においては、このタンパク質は約50
kDの分子量をもつ。
本発明はまた、肝臓および脳抽出物中に見られるタンパク質と実質的に同一であ
る、tcte−i配列の対応する長さと少なくとも75%相同である少なくとも
20アミノ酸の相同性領域をもつ実質的に精製したタンパク質を提供する。好ま
しい態様においては、このタンパク質は約35kDの分子量をもつ。
本発明はさらに、分子のC−末端側半分においてTCTE−1またはTcte−
1と少なくとも80%相同である他の種のtcte−1タンパク質を提供する。
本発明はさらに、ヒトTCTE−1タンパク質のようなtcte−1タンパク質
の全てまたは一部を含む融合タンパク質を提供する。これに限定するのではない
が、本発明は例えば、TCTE−1の全てまたは一部、ならびに免疫グロブリン
タンパク質の全てまたは一部を含む融合タンパク質を提供する。本発明の別の非
限定的態様においては、融合タンパク質は、TCTE−1タンパク質の430ア
ミノ酸を含むBamHI断片を適当な発現ベクターとライゲートして構築するこ
とができる。
5.3. 本発明の抗体
本発明によると、本発明のtcte−1タンパク質、タンパク質断片、および誘
導体がポリクローナルまたはモノクローナルな抗体を産生ずるための免疫原とし
て使用できる。
免疫応答をもたらす可能性をさらに改良するために、本発明のタンパク質のアミ
ノ酸配列を分析して、増強した免疫原性と関連する分子の部分を同定することが
できる。例えば、アミノ酸配列をコンピューター分析に付して、図6に示すよう
に、マウスTcte−1およびヒトTCTE−1のカイト・ドーリトルバイトロ
バシイ(Kyte−Doolijtle hydropathy )の性質を示
す表面エピトープを同定することができる。親水性領域は疎水性領域よりも細胞
表面にさらされる可能性が高く、それゆえより免疫原性でありうる。
あるいは、異なる種からのtcte−tの波峰されるアミノ酸配列を比較して、
相対的に非相同領域を同定することができる。
これらの非相同領域は異なる種を通じて免疫原性である可能性がより高いかもし
れない。例えば、マウスおよびヒトtcte−1のアミノ末端の60アミノ酸残
基は異なる配列をもつと思われる。
tcte−1のこれらの部分は種を通じて免疫原性であることが証明されるかも
しれない。
モノクローナル抗体の製造には、抗体分子を生産するための全ての方法を用いる
ことができる。例えば、コーラ−(Kohler)およびミルスタイン(Mil
stein) (1975,Nature 256:495−497)によって
最初に開発されたハイブリドーマ法、l・リオーマ法、ヒトB細胞ハイブリドー
マ法(Kozbor et al、、 1983. 1mmunologyTo
day 4ニア2) 、およびモノクローナル抗体生産のためのEBV−ハイブ
リドーマ法(Cole et al、、1985. ”モノクローナル抗体と癌
治療”Alan R,Li5s、Inc、、 pp、77−96)などが本発明
の範囲に含まれる。
治療に用いるモノクローナル抗体はヒトモノクローナル抗体またはキメラヒト−
マウス(または他の種)モノクローナル抗体でありうる。ヒトモノクローナル抗
体は当業界で公知の多数の方法によって生産できる(例えば、Teng et
al、、 +983. Proc、 Natl。
Acad、 Sci、 U、S、A、 80ニア308−7312; Kozb
or et al、、 1983. 1mmunology Today 4ニ
ア2−79; 0lsson et al、、 1983. Meth、 En
zymol。
92:3−1.6)。キメラ抗体分子は、マウス抗原結合ドメインとヒト定常部
領域とを含むように調製できる(Morrison et al、、 1984
゜Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 U、S、A、 81:68
51; Takeda et al、、 1985、 Nature 314:
452)。
tcte−1のエピトープに対するポリクローナル抗体の生産には当業界で公知
の各種の方法を用いることができる。抗体の生産には各種の宿主動物にtcte
−tタンパク質、もしくはその断片または誘導体を注射することによって免疫で
き、該動物はウサギ、マウス、ラットなどを含むが、これに限定されない。宿主
の種に応して免疫応答を増強するために各種のアジュバントを用いることができ
、これらはフロインドアジュバント(完全および不完全)、水酸化アルミニウム
などの鉱物ゲル、リゾレシチン、プルロニックポリオール、ポリアニオン、ペプ
チド、オイルエマルション、キーホールリンペットヘモシアニン、ジニトロフェ
ノール、〜iPL+TI)M+CWS (RIBI Biochem、 )など
の界面活性物質、B CG (Bacille Calmette−Gueri
n )などの使用可能なヒトアンユバント、およびコリネバクテ リウム・パル
ブム(C。
rynebac+erium parvum)を含むが、これに限定されない。
tcte−1エピトープに対する抗体の分子クローンは公知の方法によって作製
できる。組換えDNA法(例えば、Maniatis et al、、1982
. Mo1ecular Cloning、 A Laboratory Ma
nual、 GoldSpring f+arbor Laboratory、
Co1d Spring l1arbor、 New Yorkを参照)を用
いてモノクローナル抗体分子、またはその抗原結合領域をコードする核酸配列を
構築することができる。
抗体分子は公知の方法、例えば免疫吸収または免疫アフィニティークロマトグラ
フィー、HPLC(高性能液体クロマトグラフィー)などのクロマトグラフィー
法、またはこれらの組み合わせなとによって精製することができる。
分子のイディオタイプを含む抗体断片を公知の方法によって作製することができ
る。例えば、これに限定するのではないが、これらの断片は抗体分子のペプシン
消化によって作製されるF(ab“)2断片;F(ab“)2断片のジスルフィ
ド架橋の還元によって作製されるFab’ 断片、ならびに抗体分子をパパイン
および還元剤で処理することによって作製される2FabまたはFab断片を含
む。
下記のセクション6、 2. 3.で記載するように、Tcte−1融合タンパ
ク質に対するウサギポリクローナル抗血清を作製した。
下記のセクション8で記載するように、TCTE−1に対するモノクローナル抗
体4F7を作製した。したがって、本発明はモノクローナル抗体4F7、ならび
にその標的エピトープとの結合でモノクローナル抗体4F7と競合することので
きる他の全ての抗体を提供する。
5.4. ワクチン
本発明は、(1)tcte−1タンパク質またはその断片、あるいは(2)tc
te−1タンパク質またはその免疫原性断片をコードする遺伝子を保有している
非病原性ウィルスのいずれかを含有するワクチンを提供する。
本発明によると、上記のセクション5.2.で記載したtcte−1タンパク質
またはその断片またはその誘導体を含有するワクチンはさらに、フロインドアジ
ュバントまたはBacilleCalmette−Guerin (BCG)な
どのアジュバント(ただし、これに限定するものではない)を含むことができ、
また食塩水、デキストロースまたは他の水溶液(ただし、これに限定するもので
はない)を含む適当な医薬担体も含むことができる。有効量を投与すべきである
が、ここで”有効量”とは被験者に免疫応答をもたらすことのできるtcte−
1タンパク質またはその断片または誘導体の員と定義される。必要量は使用する
tcte−1タンパク質、断片、または誘導体の抗原性、予防接種すべき被験者
の種および体重により異なるが、標準的方法を用いて決定できる。本発明の好ま
しい非限定的態様においては、有効量のワクチンは予防接種前の抗体力価の少な
くとも3倍まで抗tcte−1抗体力価の上昇をもたらしうる。本発明の好まし
い、特定の、非限定的態様においては、約50μgから1. m g、好ましく
は50 l1gから200mgのTCTE−1をヒト被験者に投与しうる。
本発明はさらに、tcte−1タンパク質またはその免疫原性断片をコードする
遺伝子を保有する非病原性ウィルスを含有するワクチンを提供し、ここで該ウィ
ルスは生ウィルスであるか、あるいは不活化されていてよい。該ウィルスは予防
接種の後しばらく穏やがて一時的な不快感を生じるかも知れないが、予防接種し
た被験者に持続的な有害な効果を及ぼさないという意味において非病原性である
。
使用できる適当なウィルスはワクシニア、アデノ関連ウィルス、レトロウィルス
およびその他のDNAウィルスを含むが、これに限定されない。
t、 c t e −1タンパク質またはその免疫原性断片をコードする遺伝子
は、tcte−1タンパク質または断片のみをコードすることもできるし、ある
いは融合タンパク質中に含まれるtcte−■タンパク質または断片をコードす
ることもできる。例えば、tcte−1タンパク質または断片を操作して、例え
ばウィルスコートタンパク質の一部としてウィルスの表面上に発現されるように
することが望ましい。tcte−1タンパク質または断片をコードする遺伝子は
標準的分子生物学的方法を用いてウィルスゲノム中に挿入することができる。該
遺伝子は上記のセクション5.1に記載する核酸を含んでもよい。
本発明の不活化ウィルスは複製および/または感染のできないウィルスである。
例えば、該ウィルスは細胞に入ることはできても、複製に必要な酵素を欠いてい
てもよい。あるいは、該ウィルスは化学的に不活化されているか、または複製お
よび/または感染できないように、熱または照射などの物理的方法で不活化され
別の態様においては、本発明は免疫避妊の方法を提供する。”免疫避妊”の語は
、抗体および/または細胞によって影響されうる免疫応答によって仲介される避
妊、すなわち受精阻害をいう。
阻害の程度は非処置対照と比較して少なくとも約50%であるべきである。
特定の態様においては、本発明はこのような処置を必要とする対象者に上記のセ
クション5.4で記載した有効量のワクチンを投与することからなる免疫避妊法
を提供する。このようなワクチンはtcte−1タンパク質または断片またはそ
の誘導体、あるいはt c t e −1タンパク質またはその免疫原性断片を
コードする遺伝子を保有する非病原性ウィルスを含有する。
あるいは、本発明は、このような処置を必要とする対象者に上記のセクション5
,3て記載したtcte−1に対する有効量の抗体を投与することからなる免疫
避妊法を提供する。有効量の抗体とは、約50%、好ましくは約75%の受精を
阻害する量をいう。
本発明の方法によって処置される対象は、これに限定するものではないが、ヒト
、非ヒト霊長目、イヌ、ネコ、げつし類、家畜類なとのtcte−1タンパク質
を生産する全ての生物を含む。
ともらの性でも処置できるが、本発明によってもたらされる不妊は雄に比べて雌
の方がより簡単に回避できる(例えば、体外受精または抗体力価測定によって)
ので、雌を対象として用いることが好ましい。
ワクチンまたは抗体は当業界で公知のいかなる方法によっても局所または全身投
与することができ、これらには静脈内、皮下、筋肉内、膣内、または経口投与を
含むが、これに限定されない。
ワクチンまたは抗体は適当な非毒性医薬担体中で投与されうるか、ミクロカプセ
ル中に含有させるか、および/または徐放性移植物中に含有させることができる
。
抗体レベルを維持するためにワクチンは定期的に投与することが好ましい。
本発明のワクチンまたは抗体はその他の避妊法と組み合わせて使用することがで
きる。
セクション6、 2. 6で記載するように、抗−tcte−1抗体は精子が卵
に結合するのを阻害することが観察された。
5.6. 本発明のその他の利用法
本発明はまた、(1)特定の遺伝子型の精子を選択する;(2)不妊を同定し、
および/または検出する; (3)受精を改善する。そして(4)種間雑種を作
製する、ための方法にも用いることができる。
特定の態様においては、本発明は、(1)第2の動物種に由来する内在または別
のプロモーターとともにtcte−1タンパク質をコードするトランスジーンを
保有しているある種のトランスジェニックな非ヒト動物を作製し、その際該トラ
ンスジーンは対象の遺伝子と同じ染色体にあり、それ故トランスジェニック動物
の二倍体細胞が該トランスジーンと対象の遺伝子をその種型中に保有する染色体
を1コピーだけ含むこと(すなわち、対象の遺伝子とtcte−1)ランスジー
ンとのへテロ接合体である);(2)該トランスジェニック動物から精子を回収
すること; (3)タンパク質の回収を可能にする担体に結合されている、tc
te−1タンパク質と結合するタンパク質に、該タンパク質へのtcte−1の
結合を促進する条件下で、精子をさらすこと; (4)tcte−1を介して精
子に結合したタンパク質を回収すること:および(5)該タンパク質から精子を
放出させること、を含む特定の遺伝子型の精子を選択する方法を提供する。
上記タンパク質は、これに限定するものではないが、例えば抗体または卵母細胞
タンパク質のようなtcte−1に特異的に結合するどのようなタンパク質であ
ってもよい。
該タンパク質は、これに限定するものではないが、卵(天然卵母細胞タンパク質
の場合など)、プラスティック、ガラス、磁気ビーズ、樹脂、ラテックスなどを
含む担体と結合でき、タンパク質と結合した分子を介して結合できる。
タンパク質は担体を回収することによって回収できる。例えば、プラスティック
またはガラス片に結合したタンパク質を、tcte−1のタンパク質への結合を
許す条件下で、tcte−1を発現する(tcte−1(+))か、あるいはt
cte−1を発現しない(tcte−1(−))精子にさらすことができる。次
いでj、 c t e−]、(−)精子を洗い流すと、プラスティックまたはガ
ラス上に結合したtcte−1(+)精子が残る。同様に、タンパク質が磁気ビ
ーズに結合している場合には、tcte−1のタンパク質への結合を許す条件下
で、ビーズをtcte−1(+)およびtcte−1(−)精子にさらし、次い
てtcte−1(+)精子と結合したビーズを磁気によって回収できる。同様の
態様が当業者には推論できるであろう。
tcte−1のタンパク質への結合を促進する条件とは、これに限定するもので
はないが、生体内での条件と同様の条件または抗原抗体結合に典型的に用いられ
る条件を含む。
精子は標準法、例えばイムノアフィニティーカラムからタンパク質を放出するの
に用いられる方法によってタンパク質から放出される。
減数分裂の結果、トランスジェニック動物の精子は2つの集団からなっており、
そのうちの1つだけがtcte−1トランスジーンおよび対象の遺伝子を保有す
る染色体をもっているので、この方法は対象の遺伝子をもつ精子を選択するのに
用いることができる。次に選択された精子を用いて卵母細胞を受精させ、対象の
遺伝子をもつ動物を発生させることができる。
これに限定するものではないが、例えば、特定の性をもつ動物を作製することが
望ましいことがある。したがって、トランスジーンをトランスジェニック動物の
XまたはY染色体中に挿入してよい。次に前述した方法によってXまたはY染色
体をもつ精子を選択する。
トランスジーンは当業界で公知のどのような方法を用いても特定の染色体中に挿
入することができる。例えば、多数のトランスジェニック動物を作製し、次に例
えば、染色体に対するヌクレオチドプローブのインサイチュハイブリダイゼーシ
ョン、体細胞ハイブリッド分析、または古典的遺伝学などの方法によって、所望
の染色体上にトランスジーンをもつ動物を選択することができる。
これに限定するものではないが、別の例では、本発明の方法はトランスジーンで
ある対象の遺伝子の遺伝の有効性を改良するのに用いることができる。トランス
ジェニック動物中で遺伝子“A″の産物を発現することが望ましく、また遺伝子
“A”の産物を同様に発現するそのトランスジェニック動物の子孫を生産するこ
とが望ましい場合がある。遺伝子“A”についてペテロ接合であるトランスジェ
ニック動物は遺伝子“A”をその子孫の半分にしか受け渡さないという困難さが
あった。本発明によると、遺伝子Aをtcte−aで“標識する”(taggi
ng)ことにより、遺伝子“A”をもつ精子を選択して胚の作製に用いることが
でき、それゆえ事実止金ての動物子孫が遺伝子“A”をもつことが確実になる。
対象の遺伝子は、」二記したように遺伝子“A”を保有する染色体と同じ染色体
上にtcte−1を挿入することによって標識することができる。あるいは、遺
伝子Aをtcte−1をコードする遺伝子と連結させて、次いてこれを用いて両
方の遺伝子を縦列にもつトランスジェニック動物を作製することができる。
トランスジェニック動物は当業界で公知のいかなる方法を用いて作製してもよく
、該方法はこれに限定するものではないが、例えばワグナ−(Wagner)お
よびホッペ(I+oppe )による1989年10月IO日に発行された米国
特許第4,873,191号に記載の方法によるマイクロインジェクション、ト
ランスフェクション、形質導入、エレクトロポレーション、胚幹細胞などを含む
。
これに限定するものではないが、げつ歯頚、ブタ、ウシ、ウマ、ヤギ、ヒツジ、
非ヒト霊長目などを含むいかなる非ヒトトランスンエニック動物種を用いてもよ
い。
これに限定するものではないが、グロビン、Vlll因子、成長ホルモン、イン
ツユリン、LDLレセプターなとを含む事実上あらゆる対象の遺伝子を用いるこ
とができる。
別の態様においては、本発明は雄または雌における不妊の同定および/′または
診断法を提供する。例えば、被験者の不妊状態を同定し、および/または不妊の
原因を診断できる。被験者はヒトまたは非ヒト被験体である。
特定の非限定的態様においては、本発明は、被験者から得た精子の表面上のtc
te−1タンパク質の存在を検出し、1つの精子上または精子集団中の該タンパ
ク質の存在または不在についてか、あるいは1つの精子または精子集団によって
発現されるtcte−1の絶対量について、tcte−1タンパク質の量を定量
しくこれに限定するものではないが、免疫蛍光法、フローソーティング、組織化
学、ウェスタンプロットなどの標準法による)、そして次に定量したtcte−
1量を正常な雄被験者からの精子の比較しうる試料中に発現したtcte−1タ
ンパク質量と比較し、ここで正常な被験者と比較したときの試験被験者における
常軌逸脱は試験被験者が不妊であり、不妊と強く関連することを示唆する、こと
からなる雄の試験被験者における不妊の同定および/または診断法を提供する。
tcte−1は先住(acrosome)そのものに存在し、先住反応した精子
には存在しないので、tcte−1発現の常軌逸脱は試験被験者における先住ま
たは先住反応の異常を反映しているのかも知れない。
tcte−1は例えば、ポリクローナルまたはモノクローナル抗体あるいはtc
te−1に結合する卵タンパク質を含むtcte−1リガンドを用いて検出でき
;リガンドの結合はリガンドを直接または間接(例えば第2抗体を介して)に標
識することによって検出できる。
例えば、ちしもtcte−1タンパク質が試験被験者から得たどの精子の表面上
にも発現していないならば、それはこの試験被験者が不妊であることを示唆する
。
また、個々の精子上におけるtcte−1タンパク質の存在または不在によって
tcte−1タンパク質の定量を行うことに関しては、精子の30%以上、好ま
しくは50%以上、最も好ましくは75%以上におけるtcte−1タンパク質
の不在が不妊の診断を支持する。同様に、被験者の精子の30%以上、好ましく
は50%以上、最も好ましくは75%以上におけるtcte−1タンパク質の不
在により該被験者が不妊であると同定できる。
tcte−1タンパク質の定量を精子集団中のtcte−1タンパク質の量を測
定することにより実施する本発明のさらに関連する態様においては、正常被験者
に見られる量の70%以下、好ましくは50%以下、最も好ましバは25%以下
であるtcte−1タンパク質の量が不妊の診断を支持し、かつ試験被験者が不
妊であると同定しうる。
別の態様においては、本発明は、試験被験者のtcte−1(精子と結合してい
るか、またはその他のもの)の、リガンドとの結合に関して正常被験者からのt
cte−1と競合する能力を測定することを含む試験被験者のtcte−1タン
パク質の異常機能を同定する方法を提供する。適当なリガンドは卵母細胞によっ
て発現されるようなtcte−1に対する天然リガンド、ならびにtcte−1
に対するモノクローナルまたはポリクローナルな抗体を含む。好ましい態様にお
いては、リガンドはモノクローナル抗体4F7である。例えば、試験被験者から
の非標識tcte−■の“X″量がリガンドと結合する能力を、正常被験者の“
y″量からの標識tcte−1の存在下または不在下に測定し、次いで正常被験
者からの標識tcte−1の“y″員の存在下または不在下に正常被験者からの
非標識tcte−1の“X”量がリガンドと結合する能力と比較する。もしも試
験被験者からのtcte−1が正常被験者からのtcte−tとは異なって標識
tcte−1と競合する場合には、特にもしも試験被験者からのtcte−1が
リガンド結合での競合が乏しい場合には、これは不妊を支持し、試験被験者が不
妊であるとの同定ができる。
さらに別の態様においては、雌試験被験者からの天然りガントへのtcte−1
タンパク質の結合能力を用いて雌被験者における不妊の診断および/または同定
ができる。例えば、もしも雌試験被験者からのリガンドがtcte−1結合につ
いて正常被験者からのリガンドと効率よく競合しないならば、これは不妊の診断
を支持し、被験者が不妊と同定されうろことを示唆する。
本発明はさらに、雄の不妊を診断および/または同定するのに用いることのでき
る診断キットを提供する。キットは好ましくはポリクローナルまたはモノクロー
ナルな第1抗−tcte−1抗体を検出可能な標識第2抗体とともに含む。例え
ば、第2抗体は蛍光標識するか、あるいは西洋ワサビペルオキシダーゼなどの酵
素で標識することができる。キットはさらに参照用標準品および/または陽性対
照として用いるための正常tcte−1を含むことができる。
蛍光標識した第2抗体と結合した第1抗−TCTE−1ポリクロ一ナル抗体が、
試験被験者から得た全てではないが、その幾つかの精子上で検出しうる程度にt
cte−1を標識する能力を図18に示す。
本発明はさらに、精子によって発現されるtcte−1の量を増加させることを
含む不妊の改善法を提供する。精子表面において発現したtcte−]の量の増
加は、精子の卵への接着増加をもたらしうる。tcte−ルベルを増加させるた
めには、(1)比較的強いプロモーター(誘導可能なプロモーターでありうる)
の制御下にあり; (2)卵への結合親和性が増加したtcte−1をコードす
るように操作されており;および/または(3)複数コピーで存在する、ような
tcte−tをコードする遺伝子をトランスジーンとしてもつ非ヒトトランスジ
ェニック動物を作製することができる。
さらに別の態様においては、本発明は、一定の精子にtcte−1が不足してい
る精子集団からtcte−1を発現する精子を選択することを含む不妊の改善法
を提供する。例えば、直接または間接の蛍光標識した抗−tete−1抗体を介
し、次いで蛍光活性化細胞ソーティングによってtcte−1を保有する精子を
選択することができる。次いてtcte−1発現に富む精子集団を用いて体外受
精または人工授精することができる。
さらに別の態様においては、正常なtcte−1の不足する精子を人工的に正常
なtcte−1とカップリングさせて、これによって精子が卵と結合できるよう
にする。例えば、tcte−1(または非結合に関与するその一部)を例えば融
合タンパク質の一部として、またはその他の化学的カップリング(共有または非
共有)を介して、抗精子抗体とカップリングさせてもよい。特に、精子/非結合
を体外で行う場合には、抗精子抗体は、組織特異的抗原ならびに組織非特異的抗
原(例えばPH−20、PH−30、アクロシン、5PIOなど)を含む精子表
面上のいかなる抗原に対するものでもよい。抗精子抗体を介して達成される精子
と正常tcte−1タンパク質との会合は精子に受精能力を与え、それゆえ不妊
を改善する。
本発明はさらに、第1の種の非ヒト動物と、トランスジェニック動物の精子によ
って発現される第1の種に由来するt c t e −1タンパク質の特性を有
するタンパク質をコードする遺伝子をトランスジーンとして保有する第2の種の
非ヒトトランスジェニック動物とを交配させることからなる、種間雑種の作製方
法を提供する。
(本頁以下余白)
6、 実施例:tcte−1のクローニングおよび特性づけクローニングおよび
ライブラリースクリーニングは、マニアテイス(Maniatis)等が“Mo
recular Cloning: A Laboratory Manual
″、+982、Co1d Spring 1larbor、 NY:Co1d
Spring t(arbor Laboratoryに記述する標準的方法に
従って行なった。組換えDNA技術に含まれる酵素反応は、市販の酵素を用いて
製造者[ニュー・イングランド・バイオラボ(New England Bio
lab、 ) ]が推奨する条件で行なった。サザンプロット法実験で は、ナ
イロン膜[ジェネスクリーン@ (GenescreenO)]へのアルカリ性
移行を実施した。ハイブリダイゼーションは、チャーチ(Church)及びギ
ルバート(Gilbert ) (1984、Proc、 Natl、 Aca
d、 Sci、 U、S、A、 81: 1991−1995 )が開発した方
法に従って行なった。
′jp標識プローブの作製には、ランダムプライマー法[フエインバーグ(Fe
inberg)及びブオーゲルステイン(Vogelstein) 、 198
4、 Anal、 Biochem、 137: 266−267 ]を用いた
。DNAシークエンシングは、ジデオキシ チェーン ターミネーション法[サ
ンガー(Sanger)等、1977、Proc、 Natl、 Acad、
Sci 、U、S、A、 74:5463−5467 ]により、T7シークエ
ナーゼ(Sequenase )キット[ユナイテッド スティソ バイオケミ
カル(United 5tates Biochemical )製コを用いて
行なった。
6、]、]処 コスミド・マツピング
t“i/l1ubl二重へテロ接合体マウスから作製されたマウスコスミドライ
ブラリーが、ジョン・シメンティ (John Schimenti)より提供
された。
各コスミドクローンの制限酵素地図を、シメンティ(Schimenti)等(
1987、J、Mo1.Biol、 194: 583−594)が記述する部
分切断/間接末端標識法に従って作成した。要約すると、各コスミドクローンの
DNAを、ベクターDNA内ではただ一つの部位しか認識せず、挿入されたマウ
スDNA内では比較的少数の部位を認識する5allまたはC1alを用いて切
断した。こうすると、すべてのコスミドDNAがベクター配列内の定まった部位
で線形にされる。次に、完全に切断したDNAを、より切断頻度の高い酵素で部
分的に切断した。そのDNAサンプルを0. 5%(W / V)TBE (9
0mM)リス塩基、90mMホウ酸及び2mM EDTA pH8,3)アガロ
ースゲル上で大きさにより分画化して、2枚のナイロン膜にプロットした。プロ
ットしたDNAは、プローブとして、線形にしたクローンの両腕に相当する単離
したベクターDNAの断片を使って検出した。各オートラジオグラフ上に分解さ
れたバンドの大きさは、コスミドクローンの一端と、使用した制限酵素の認識部
との間の距離に対応する。こうして作成した地図は、各クローンを個々の制限酵
素または複数の酵素の組合わせを用いて完全に切断したものを電気泳動分析に付
して確い、精巣細胞を単離して培養下で[”S]メチオニンで標識した。
要約すると、2〜6個の精巣を、1mg/rnlのコラゲナーゼ溶液を25m1
入れた50m1の試験管にプールし、精細管が分離するまで33°Cで10〜2
0分間培養した。次に、この精細管を培地で2回洗浄し、トリプシン/DNAア
ーゼ1 (trypsin/DNAa s e I)溶液25m1中に再度懸濁
した。試験管を33℃の水浴中に5〜lO分間入れた。この細胞混合物を、切り
離した使い捨てピペット先端を用いて50回上げ下げし、1%BSA l0m1
のクソンヨンの上に載せ、11000rp、10°Cで10分間遠心分離を行な
った。得られた細胞ペレットをPBS中に再度懸濁し、細胞密度がIxlO’個
/mlとなるよう調節した。200マイクロキユリーの[”S]メチオニンを加
え、細胞を33°C15%C02のもとて6時間培養した。標識した細胞をPB
Sで3回洗浄し、−80°Cで保存した。
6.1.4. In 5ituハイブリダイゼーシヨン成熟雄マウスの精巣をO
,C,T、化合物[マイルズ(Mile3)製〕中に埋め込み、−80℃で冷凍
した。10mmのやや薄い切片を切りだし、あらかじめ0.1mg/mlのポリ
ーL−リジン[シグマ(S i gma)]で処理したスライドに付着させ、−
80℃で保存した。使用の直前に、スライドを空気乾燥し、新たに調製したPB
S中の4%バラホルムアルデヒド[シグマ(Si gma)]で11分間室で固
定し、次に70%エタノールで5分間0℃で固定した。シブラス(Sidera
s )等(1988、Proc、 Natl、Acad、Sci、Ll、S、A
、85:218−221 )の方法に従って、スライドを[35S]−UTPで
標識したりボブローブとハイブリダイズし、室温で4〜6日間感光させ、I/2
Xデクドール(Dektol)[コダソク(Koclak)製]中で現像し、メ
ーヤー(Mayer)ヘモトキンン溶液[シグマ(S i gma)製]で対比
染色しtこ。
6、1.5. 融合タンパク質の調製
マウスcDNA pmTcte−1からのNae I−EcoR1断片を、4種
のdNTPすべでの存在下で、フレノウ(Klenow)酵素により修復し、次
に発現ベクターpAR303BをBamHlて線形にし平滑末端とした断片と連
結した。適切な配向を有するクローンを、標準的方法[マニアティスQlani
atis)等、1982、上記参照]によって同定した。
Tcte−1融合遺伝子を発現させるため、組換え体プラスミドをLacUV5
プロモーターの制御下にあるT7 RNA ポリメラーゼ遺伝子のコピーを持つ
E、coli BL21(DE3)に導入した。こうして得た菌株を、150μ
g/mlのアンピシリンを加えた100m1のTB培地中で37℃で振とうしな
がら増殖させた。イソプロピル β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)
を、培養物が0D600=0.5に達した時に、最終濃度が0.5mMとなるよ
うに加えた。37℃でさらに1時間振とうした後、細菌を回収し、4mlの溶解
緩衝液(50mMトリス−塩酸 p I−18,2mM EDTAおよび20m
M塩化ナトリウム)に再度懸濁した。リゾチームを最終濃度がI m g /
mlとなるように、またデオキシコール酸ナトリウムを最終濃度が0.04%と
なるように加え、細胞を一晩かけて氷上で溶解した。
溶解物を超音波で処理し、さらにンーバル(Sorva 1 ])SS−340
−タリーにいれて10,000rpmで15分間遠心分離に付した。こうして得
たベレットを溶解緩衝液で2回洗浄し、2 m lの溶解緩衝液中に再度懸濁し
た。溶解物を分離用SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動に付した。ゲルの
一部をクーマシーブルーで染色して、融合タンパク質を可視化し、TAE−3D
S緩衝液を用いた電気溶出により回収した。
6、1.6. ウサギの免疫感作
ニューシーラント白つサギ雌二匹を使用して、バクテリアが産生じたTcte−
1タンパク質に対する抗血清を調製した。100マイクログラムの精製タンパク
質を生理食塩水(0,85%の塩化すトリウム)に溶かし、フロイント完全アジ
ュバント[ディフコ(Dirco )製]またはMPL+TD、M+CWSアジ
ュバント[アールアイビーアイ イミュノケム(RI B I Immunoc
hem)製コで乳化して、ウサギの腰から肩にかけて数箇所に皮下注射した。感
染の危険を最小限にするため、注射に先立って皮膚を剃っておいた。第一回の注
射後、4週問おきに2〜3回、精製タンパク質を不完全アジュバントで乳化した
ものを注射して追加免疫を行った。追加免疫注射ては、生理食塩水に溶かした5
0マイクログラムの可溶性タンパク質を耳静脈へ注射した。各追加免疫注射の後
、9〜10日目にローギから採血した。
6、1.7. 細胞上分画化及び免疫沈殿反応精子形成細胞をダウンス(Dou
nce)ホモジナイザーを用いて、滅菌10mMトリス(pH7,5)溶液中で
ホモジナイズし、次に同容量のlOmM)リス・1Mスクロース溶液を加えた。
ついて、エッペンドルフ変速微量遠心機を用いて、細胞懸濁液を3000rpm
で10分間回転した。得られたペレットは、核両分として回収した。上澄み液は
更に14,000rpmで5分間回転し、ミトコンドリアを回収した。上澄み液
は、細胞質ゾル画分を含有していた。種々の細胞上画分を、RIPA緩衝液[5
0mMトリス(pH8) 、150mM塩化ナトリウム、1%Triton−X
100.1%デオキシコール酸ナトリウム、0.5%SDS]に種々のプロテア
ーゼインヒビター[0、2m g / m 1フエニルメチルスルフオニルフル
オリド(PMSF); lμg/ml ロイペプチン;2μg/ml アンチバ
イン;lOμg/mlベンズアミド:1μg/ml キモスタチン;lμg/m
1 ペプスタチン;Iμg/ml アプロチニン;0.2mg/m1 大豆トリ
プシンインヒビター(SBTI)]を加えたものの中でポルテックス攪拌して、
タンパク質溶解物を得た。溶解物はTi50o−ターで40.OOOrpmで1
時間回転して、破片を除去した。免疫沈殿反応を、Antibodies [バ
ーロー (l(arlow)及びレイン(Lane) 、1988、Antib
odies、A Laboratory Manual、Co1d Sprin
g Harbor Laboratory]に記述されている方法に以下の変更
を加えて行なった。抗体を直接溶解物に加える代わりに、あらかじめ抗体を担持
させたスタフ(Staph)Aビーズを用いた。このビーズは、5〜IOμlの
ウサギ抗血清または1mlのハイブリドーマ上澄み液に、スタフAビーズ10%
懸濁液100μmを加えて、インキュベートして作られた。未結合抗体はRIP
A緩衝液で洗浄して、除去した。この操作を2回繰り返し、ペレット化したビー
ズをO,1Mホウ酸塩と0.15M塩化ナトリウムよりなるホウ酸塩カップリン
グ緩衝液100μm中に再度懸濁した。
:195−203 )が記述する標準的方法に本質的にしたがって行なった。簡
単に述べれば、タンパク質溶解物をSDS PAGE (10%)によって分離
し、20mM)リス塩基、150mMグリシン、20%メタノール及び1%SD
Sを含有する溶液を使い、イモピロン−ビー(rmmob i Jon−P)膜
[ミリボアコーポレーション、ベッドフォード、マサチューセッツ州(Mill
iporeCorporation、 Bedford、 MA) ]に移した
。膜はTBS(20mMトリス、pH7,5; 0.5M塩化ナトリウム)中の
3%ゼラチン及び5%無脂ミルクを加えて非特異的結合をブロックし、また特定
のタンパク質は抗体溶液6ml [1%ツイーン(Tween)20.1%ゼラ
チン、及びTBS]の中でアフィニティー精製した抗血清5μgとハイブリッド
形成させた。結合した抗体は、ベクタスティン ニービーソー(Vectast
ain ABC)キット[ベクター ラボラトリ−バーリンガム、カリフォルニ
ア州(VectorLaboratory Burlingame、CA) ]
を用いて、イムノペルオキシダーゼ染色により可視化した。
6、1.9. クリーブランド(Cleveland)切断タンパク質サンプル
をSDSポリアクリルアミド・ゲル電気泳動により分離し、対象のバンドを切り
取って、10%グリセロール含有の25%緩衝液A (0,5MトリスCLpH
6,8;。
、4%5DS)に浸した。15%ポリアクリルアミド・ゲルを流し入れ、ゲル・
ランニング緩衝液を満たす前にウェルを25%緩衝液Aて洗浄した。平衡化させ
たストリップをこれらウェルに挿入し、つぎに20μlの2Xサンプル緩衝液(
4%SDS、20%グリセロール、0.08%ブロモフェノールブルー、4%β
−メルカプトエタノール含有のO,IM)リス、pH6,8)で覆った。次に、
上記のサンプル緩衝液の上に、20μlの■8プロテアーゼ(1mg/mlの酵
素原液を、10%グリセロール中の25%緩衝液Aで200倍に希釈したもの)
を加えた。ゲル電気泳動は4V/cmで行なった。
6.1.10. Tcte−1タンパク質を認識する抗体のアフィニティー精製
数百マイクログラムの精製したTcte−1融合タンパク質を、CNBR活性化
セファ0−ス(Sepharose)4Bビーズ[ファルマシア社(Ph a
rma c i a)製コと製造者の推奨条件にしたがって結合させた。ビーズ
を充填したカラムに、15m1のウサギ抗Tcte−1血清を通した。結合した
抗体を0,1MグリシンpH2,5で溶離し、O,1Mトリス−CI、pH8A
ntibodies [バーo−(Harlow)及びレイン(Lane) 、
1988、上記参照]に記述された方法でTcte−1タンパク質を可視化した
。要約すると、成熟B6D2 Flマウスの精巣組織をオムニフィックス2.0
[アン−コン ジエネテイクス、インク。
(An−Can Genetics、 Inc、 )製]て固定した。パラフィ
ンに埋め込んだ切片を7μmの厚さに切断し、4°Cて保存した。マウス精巣上
体の精子を、4%パラホルムアルデヒドを用いてポリービーリジンを塗布したス
ライド上に固定した。5μgのアフイニテイ精製した抗Tcte−1抗体、また
は免疫前1gGをスライドに加えた。室温で4時間インキュベートした後、スラ
イドをPBSで洗浄し、結合したIgGをビオチニル化したヤギの抗ウサギIg
G[l:200;ベセスダ リサーチ ラボラトリ−(BethesdaRes
earch Laboratory)製]及びストレプトアビジン結合フルオレ
セイン複合体[1:200;アマ−ジャム(Amersham)製コと反応させ
た。4゛、6−ジアミンノー2フエニルインドール(DAPI)を最終濃度が1
μg/mlとなるように加え、核が見えるようにした。次に、光漂白を防ぐため
、トリスpH7,5で緩衝化した、Img/mlのp−フェニレンジアミンを含
有する90%グリセロールを使ってスライドを作成し蛍光顕微鏡のもとて可ホー
ガン(t(ogan )等、1986、”Manipulating the
mouse embryo: A 1aboratory manual、Co
1d Spring t(arbar、 Co1d SpringHarbar
Laboratoryに記述された方法に従って、トランスジェニックマウス
を作製した。pj66.2由来の8.lkb BamHI断片に含まれるTct
e−1−LT融合構築体(図14A参照)の約100〜1000コピーを一細胞
期の受精卵に注入した。
尾生検て得たDNAを分析し、トランスジーンを獲得したかどうかについてマウ
スのスクリーニングを行なった。可能な場合は、ホモ接合体系統を確立し、維持
した。
6.1.13. トランスジェニックマウスの核酸分析マウス尾の生検材料を、
1%SDS、150mM塩化ナトリウム、10mM TrisCI (phTC
TE−1,5)、100mM EDTA (p)(8,0) 、および0.5m
g/mlプロティナーゼにの中で55℃で一晩回転しながら消化した。ゲノムD
NAは、フェノール抽出とそれに続くフェノール−クロロホルム抽出によって精
製し、次に酢酸アンモニウムを1.25Mまでと、同量の冷エタノールとを加え
て、沈殿させた。精製したDNAl0μgを適切な酵素で切断し、0. 8%ア
ガロースゲル中で電気泳動にかけ、ナイロン膜[シーンスクリーン(Genes
creen) ]上に移し、UV架橋し、32pで標識したSV40大型T抗原
プローブとハイブリッド形成させた。グアニジニウム・イソチオシアネート/
Cs CI勾配技法[チャーゲイン(Chirgwin)等、1979、Bio
chem、 18:5294−5299]を用いて、種々のマウス組織から全R
NAを単離した。全RNAl0μgを、標準的ノーサンプロット法[マニアティ
ス(Maniatis)等、1982、上記参照コで解析した。
ただし、ゲルには(2,2Mではな()0.66Mのホルムアルデヒドを使用し
た。
(本頁以下余白)
6.2. 結果
6、2. I。 マウスおよびヒトのtcte−1ゲノムDNAのクローニング
と特性づけ
マウスTcte−1のcDNAクローンpNS2を用いて、t−1/ll=”1
に重へテロ接合体マウスから作製したコスミドライブラリーをスクリーニングし
た。3つの独立したクローンを得た。
6種類の酵素(BamHl、C1al、EcoRl、HindlIT、Nrul
及び5all)によって検出された制限部位を、各コスミドクローンごとに地図
にした。その結果、3つのこれらクローンは重複して65kbのDNAをカバー
していることが分かった(図1. A参照)。遺伝子の配向は、制限部位で切断
したコスミドDNAをcDNΔクローンの異なった断片とハイブリダイズさせて
決定した。転写ユニットの大きさは、約10kbと推定された。哺乳類遺伝子の
5゛末端にはしばしばCpGアイランドが存在し、転写制御に重要な役割を果た
すと考えられているので、切断頻度の低い酵素の認識配列(通常2個のCpGを
含む)を探すことによってCpGアイランドを検索した。そのような酵素4種類
(BssHII Nrul、5acll、Xho l)の制限部位は、この遺伝
子の3′末端から3kb下流に集中していることが判明した(図1参照)。驚く
べきことに、この遺伝子座の5“末端付近にはそのような認識部位はまったく存
在しない。
この現象が重要かとうか知るために、ヒトTCTE−1遺伝子座についても、ヒ
トゲノムクローン1 hTCTE l gを用いて同様の分析を行なった。ヒト
遺伝子についても低頻度切断部位の同様の構造が見られ(図1. B参照)、こ
の遺伝子座の3゛末端におけるCpGアイランドの存在は進化の過程で保存され
てきたことが示された。
6、2.2. ヒトTCTE−1cDNAの単離、及びヒトとマウスのtcte
−1遺伝子の比較分析
ヒト精巣cDNAライブラリーから得た大量のプラークを、マウスTcte−1
cDNA(pmTcTEl)の断片をプローブとしてスクリーニングし、6つの
陽性クローンを同定した。これらクローンの特性をさらに調べ、3クラスに分類
した。第1のクラスはpH1という1個のクローンからなり、このクローンは2
.6kbの挿入配列を有し、マウス配列の5゛末端とも3′末端とも強力にハイ
ブリダイズした。第2のクラスはpH7クラスと称し、4個のクローン、すなわ
ちpH2,pH5,phTCTE−1(最初pH7と名つけられた)およびpH
8からなった。
これらのクローンは、1.6kbの挿入配列を有し、5′マウスプローブとは非
常に強力にハイブリダイズするが3°プローブとは弱くハイブリダイズすること
が判明した。第3のクラスはクローンpH6からなり、このクローンは1.6k
bの挿入配列を有し、3′プローブと強力にハイブリダイズしたが、5゛プロー
ブとはハイブリダイゼーションが弱かった。
これら3クラスのクローンはすべて完全に配列決定を行なった。
その結果、ヒ)TCTE−1遺伝子座の転写パターンは、ただ一つの転写産物し
か産生じないマウスTcte−1遺伝子の単純な転写パターンとは対照的に、複
雑であることが分かった(図2参照)。
これら3クラスのクローン間の相違は、クローニングによる人為的結果が引き起
こしたものとは考えられなかった。たとえば、最長のクローンpF(I(配列番
号:I)は、phTCTE−1(配列番号=2)の配列に比べると、オーブンリ
ーディングフレーム内に450塩基対の欠失があって、150アミノ酸のフレー
ム内欠失を有していた。この欠失は、p H6クローンにはなかった。
しかし、phTCTE−1クラスには、cDNAの他の両クラスにはある3′末
端非翻訳領域1.5kbがなかった。pb’rc’rE−1クラスでは3つの独
立したクローンが単離されたので、この相違はおそらく異なったポリアデニル化
部位の使用からきたものであろう。さらに、クローンpH1とpH6は同じ3′
末端1、[3kb断片を共有しているが、pH6の5°末末端列はクローンpH
1のとこにもないので(phTCTE−1クローンにはあるが)、p)−16は
pI−(1の部分クローンではない(図2参照)。
pH1クローンの塩基配列は、ドツトマトリックス分析が示すように(図4参照
)、3′末端非翻訳領域でさえ対応するマウス遺伝子のそれと非常に相同性であ
る。興味深いことに、TCTE−1遺伝子の相補的CA/GTモチーフは、位置
と方向の点でマウスのそれと似ている。図3に示すように、CAモチーフはGT
モチーフの5°側にあり、GTモチーフと840塩基対離れて存在している。T
cte−1遺伝子のもう一つの面白い点は、phTCTE−] (配列番号=2
)に見られるパリンドローム(自己相補的)配列の存在て、TCCTCCACr
GGAGGAがヌクレオチド218〜232i:、ATCCGTCGGATGC
GCCGGATがヌクレオチド319〜339に存在している(図3参照)。第
2の配列は、ヒトとマウスの間で良く保存されている。
phTCTE−1クローン(配列番号=2)はヌクレオチド149から始まりヌ
クレオチドl652で終わる最も長いオーブンリーディングフレームを有した(
図3参照)。ヌクレオチド149〜151にあるATGコドンは、おそらく開始
コドンであろう。
なぜなら、このコドンは、高等真核細胞の翻訳開始のためのコザック(Koza
k)共通配列に非常によく似た配列(GCCTCCAGCAUGG)の中に埋め
込まれているからである[コザック(Kozak ) 、 1987. Nuc
leic Ac1d Res、 15: 8125−8148 ) oこの仮説
的なオーブンリーディングフレームは、対応するマウスのそれと大きさにおいて
類似している501個のアミノ酸からなるポリペプチドをコードしている可能性
がある。
予測されるタンパク質の配列を、シーンバンク(Genba口k)のデータベー
スにある配列と比較してみたが、相同配列は発見されなかった。Tcte−1(
配列番号・5)とTCTE−1(配列番号:4)の予測されるアミノ酸配列を比
較するき、これら二つのタンパク質の間には驚くべき相同性があることが分かる
(図5参照)。全般的な配列相同性は84%で、同一性は77%であることが判
明した。しかし、N末端部60個のアミノ酸は二つのオーブンリーディングフレ
ームの間で非常に異なっている。この領域を除くと、類似性は90%にも達した
。
これら二つの配列のバイトロバシー特性を、カイ) (Kyte)及びトウーリ
ットル(Doolittle )のプログラムに従ってグラフにしたところ(図
6参照)、両者は非常に似ていることがわかった。
マウスTcte−1タンパク質とヒトTCTE−1タンパク質は、ある領域、た
とえばTcte−1のアミノ酸残基68−78及び408、−428、TCTE
−1のアミノ酸残基70−90.262−288及び403−423を除けば、
圧倒的に親水性であるように見える。また、膜貫通へリックスを形成する可能性
があるのは、上記のアミノ酸残基である。
どちらの遺伝子にも、図7に示すようにアミノ酸の重複モチーフがある。これら
の重複配列の機能的意義は不明である。マウスの配列とは異なって、ヒトTCT
E−1転写産物の相補鎖には重要なオーブンリーディングフレームはない。得ら
れたオーブンリーディングフレームのうち最長のものは大きさが12kdで、こ
れはTcte−1の相補鎖によってコードされている40Kdのものよりはるか
に小さい。
6、2.3 ヒト及びマウスtcte−1タンパク質発現のための遺伝子融合体
の構築、及び特異的抗血清の調製予測したオーブンリーディングフレームが、正
しい大きさであることをさらに証拠つけるために、ヒトTCTE−1またはマウ
スTcte−1からなる遺伝子融合体を構築し、対応するタンパク質を犬腸閑(
E、coli)の中で発現させるのに用いた。マウスTcte−1タンパク質の
500個のアミノ酸をコードするNae I−EcoRI断片を平滑末端とし、
BamHIで切断して平滑末端としたpAR3038ベクターに連結した。挿入
配列を両方の配向てもつプラスミドを得て、これらをp77.1及びp77.3
と名つけた。次に、プラスミドをBglIIで切断して、p77.1の方か正し
い配向であることがわかった。
TCTE−1タンパク質の430個のアミノ酸を有するBamH1断片を、Ba
mHIで切断して直線にしたpAR3039ベクターに連結した。両方の配向を
もつ組換え体プラスミド(p77.2及びp77.4)を得た。これらをsph
+で切断して、p77.2の方が正しい配向をもっことががわかった。次に、
「材料及び方法」の所で述べたように、これらのプラスミドをもつ細菌を培養し
IPTGでタンパク質の発現を誘導した。タンパク質溶解物はすべて5DS−ポ
リアクリルアミドゲル電気泳動に付して分析した。
図8Aに示すように、ヒト及びマウスのtcte−1融合構築体は、大きさが4
7KDと56KDのタンパク質をそれぞれ産生ずることがわかった。この結果は
、配列分析に基づく予測と一致した。
推定上のTcte−1オープンリーデイングフレームがマウスにおいて使用され
ていることを実証し、さらにその発現と機能を調べるため、全バクテリアタンパ
ク質溶解物の不溶性画分中に富化したTcte−1融合タンパク質に対してウサ
ギ抗血清を産生させた(図8B参照)。この抗血清は、ヒト融合タンパク質もマ
ウス融合タンパク質も特異的に認識することができた。
この抗血清がマウス精巣タンパク質を検出てきるかどうか確認するため、免疫沈
殿反応を実施した。[”S] −メチオニンで標識した全精巣細胞溶解物から、
大きさが56KDと65KDの二つの主要タンパク質が沈殿した(図80参照)
。次に、この血清のIgG画分をアフィニティークロマトグラフィーにより精製
した。このアフィニティー精製した抗体を用いて免疫沈殿反応を繰返した結果、
沈殿する唯一の特異バンドは56KDタンパク質であった。
この抗体の特異性をさらに実証するために、Tcte−1cDNAの5′末端部
(オーブンリーディングフレーム全体をカバーするが3゛末端非翻訳領域はカバ
ーしない)をブルースフリブ(−(Bluescript)ベクター[ストウラ
ータジーン(Stratagene)製]にクローニングした。T7及びT3プ
ロモーターを使い、センス及びアンチセンス転写産物を産生じて、これらをin
vitroでウサギ網状赤血球溶解物との翻訳反応に付した。この翻訳反応産
物の一部を、抗Tcte−I IgG及び(対照として)免疫前1gGとの免疫
沈殿反応に付した。図9Aに示すように、大きさ56KDのタンパク質が、抗T
cte−I IgGと反応して、上記のセンス転写産物をin VitrOで翻
訳した産物(レーン5)から沈殿した。この56KDのタンパク質は、免疫前1
gGによっては認識されず(レーン6)、またアンチセンス転写産物(レーン3
)によっては産生されなかった。
全精巣溶解物から沈殿した56KDタンパク質がTcte−1の真正なタンパク
質であることを証明するために、この沈殿したタンパク質と細菌が発現した融合
タンパク質の両方について、部分的タンパク質加水分解分析を行なった。陰性対
照として65KDタンパク質を使用した(図8C参照)。56KDタンパク質の
部分的V8切断パターンは融合タンパク質のそれと非常に良く似゛ ており、他
方65KDタンパク質のそれはまったく異なっていたので(図T−9B参照)、
この56KDタンパク質はTcte−]遺伝子の産物であることが確認された。
6.2.4. Tcte−1タンパク質の組織上の分布56KDのTcte−1
タンパク質が精巣に特有のものかどうかを決定するため、マウスの脳、肝臓、腎
臓、肺臓、精巣及び精子からのタンパク質抽出物を5DS−PAGEで分画化し
、これらをアフィニティー精製抗体を用いたウェスタンプロット法により解析し
た。結果は、図10に示すように、精巣及び精子抽出物に56Kdバンドが存在
することが明確に示された。興味深いことに、精子溶解物中には50Kdタンパ
ク質も同定さた。これは56Kdタンパク質の修飾された形態かもしれない。驚
くべきことに、35Kdタンパク質の顕著なバンドが脳、肝臓及び腎臓の各レー
ンに存在した。肝臓にはTcte−I RNAの発現が検出されなかったので、
この35Kdタンパク質バンドはTcte−1に部分的相同性を有するタンパク
質との交差反応性に由来するものかもしれない。
6.2.5. Tcte−1タンパク質はマウスの精巣及び精子に存在する
Tete−1転写産物は、日齢14日のマウス精巣から始めて検出されしサルベ
ニツク(Sarvetnick)等、J989、Immunogene t i
cs 30:34−41 ] 、このことは、Tcte−1は多分大系期の精器
細胞内で機能を開始するのであろうと示唆された。この点をさらに調べるため、
冷凍した精巣切片を使用し、[”S] −UTPて標識したセンスまたはアンチ
センスTcte−1プローブとのIn 5ituハイブリダイゼーシヨンを行な
った。その結果、Tcte−1の発現は最初太糸期の精器細胞内で観察され、そ
して引き続き半数体精子の中に存在することが明かになった(図11参照)。
Tcte−1タンパク質産物の存在位置を調べるため、アフィニティー精製した
Tcte−1抗体を用いた間接的免疫蛍光法により、全精巣切片と単離した精子
を検査した。図12に示すように、Tcte−1タンパク質に対する抗体は、精
巣切片中の太糸期精母細胞と球状の精子とを染色した。精子頭部に特徴的な突起
状部分(光体)は強く染色された(図13参照)。積厚細胞のTcte−1を染
色したパターンは、DAPIによる染色パターンと似ているように見え、このこ
とはTcte−1タンパク質が核タンパク質であるかもしれないことを示唆して
いる。しかし、染色は点状に広く散っており、ゴルジ体の染色も表している可能
性がある。
6.2.6. Tcte−1はZP3結合結合タンパクジ補遺伝子である
T c t e −1タンパク質の分子量と存在位置は、最近同定された56K
dのZP3結合結合タンパクジレイル(Bleil )及びワノセルマン(Wa
sserman ) 、1990、Proc、 Natl、 Acad、 Sc
i、 U、S、A、 87; 5563−5567 ]に似ている。Tcte−
1がこのZP3結合結合タンパクジかとうかを決定するために、多数の実験を行
なった。
第一に、精子上のTcte−1タンパク質の位置と数を免疫蛍光法で調べた。非
透過性にした精子を、抗体結合を促進する条件下で、抗Tcte−1抗体にさら
した。次に、精子表面に結合した抗Tcte−1抗体を、蛍光標識を施した抗マ
ウスIgG抗体を用いて可視化した。図13に示すように、精子の光体部分に免
疫蛍光が観察された。
第二に、全て標識した抗Tcte−1抗体を用いて、Tcte−1タンパク質の
位置と数を調べた。図14に示すように、抗Tcte−1IgGは、無傷な精子
の光体部分を覆っている原形質膜を特異的に染色した。これは、免疫前の血清に
はみられなかった。また、14個の精子に結合した金の粒子数を測定した結果、
抗Tcte−1IgGが無傷な精子に結合する結合部位の数は、平均65粒子/
μm2であった。これは、免疫前のIgGのバックグラウンド数(5〜6粒子/
μm2 )より有意に高かった。光体反応を起こした精子を用いた場合は、抗T
cte−1IgGと免疫前IgGの間に非常に大きな差異はみられなかった。結
合数はそれぞれ36粒子/μm2と58粒子/μm2であった。光体反応を起こ
した精子は粘着性に見え、これが両方のIgGの結合レベルを上げるのに寄与し
たかもしれない。それにもかかわらず、光体反応を起こした精子への抗Tcte
IgGの特異的結合は、まったく見られなかった。
第二に、抗Tcte−1IgGが精子/卵子相互作用に与える影響を、競合的精
子結合検定により検討した。各実験に15個の卵を使い、これから得た結果は、
精子を抗Tcte−11gGと共にインキュベートしておくと、卵に結合可能な
精子数が卵1個あたり22個(緩衝液のみ使用)から8個に低下することを示し
た。抑制の度合は、ZP3による抑制(卵1個あたり精子5個)と同程度であっ
たが、免疫前IgGによる抑制(卵1個あたり精子15個)より高かった。
6.2.7. Tcte−1遺伝子の上流領域は、トランスジェニックマウスに
おいて精巣特異的発現をしなかったTcte−1遺伝子の精巣特異的発現に必要
な調節要素の位置を明かにするため、SV40大型T抗原に融合した5、8Kb
のTcte−]上流配列を有する構築体を用いて、トランスジェニックマウスを
作製した(図15A参照)。4つのトランスジェニック系統を確立した(図15
B参照)。ノーサンプロット法による解析では、いずれの系統にも、T抗原転写
物の精巣特異的発現は見られなかった(図15C参照)。この結果は、Tcte
−1遺伝子の適正な発現には3°末端部のCpGアイランドを含有する配列が必
要なのではないかという見解に合致する。
(本頁以下余白)
6.3. 考察
6、3.1. マウスTcte−1遺伝子の反射鏡に存在するオープンリーディ
ングフレームは進化論的に保存されないヒトTCTE!−1及びマウスTcte
−1遺伝子の間のヌクレオチド配列の比較から、サーベトニック(Sarvet
nick)、(1986、マウスのt−ハブロタイブの遺伝的及び生化学的研究
、Ph、 D、論文、ニューヨーク州立大学、5tony Brook)による
Tcte−1転写のアンチセンス路上で確認された70kdのオープンリーディ
ングフレームは数個の配列決定の誤りがあることが明らかとなった。この仮定の
リーディングフレームの実際の大きさは、これらの誤りを訂正した後では40k
dに短縮された。TCTE!−1遺伝子の反射鏡において、相応のオープンリー
ディングフレームは、わずか12kdのサイズである。
6、3.2. GT/CAモチーフを含む、tcte−1の3°非翻訳領域は、
ヒト及びマウスの間で高度に保存されているtcte−1の3′非翻訳領域(U
TR)はヒト及びマウスの間で、相補的な反復するモチーフの存在を含め、高度
に保存されているので、3°UTRは重要な役割を有しているかもしれない。こ
の領域には(CA/GT)反復体が存在するが、これは真核のゲノムには広く分
布するにも拘らず、エキソンには極めて珍しいものである。
興味あることには、この反復体の2個のコピーは、マウス及びヒトのtcte−
1遺伝子の両方の単一のエキソンにおいて確認された。
これらの反復体は、インビトロではZ DNAを形成可能であるかもしれないが
(ハマダ及びカクナガ、1982、Nature 298 ; 396−39
;ノルドハイム及びり’yチ、1983、Proc、 Natl、八cad、
Sci、 80:1821−1825)、インビボではそうではなく (カサス
ノバスら、1989、J、 Mo1. Biol、 208: 537−549
) 、遺伝子組み換えにおいて役割を果たしているのか(パルデュら、1987
、EMBOJ、 6: 1781−1789)又はプラスミドにおいて遺伝子の
転写活性を増大するのかもしれない(ハマダら、1984、Mo1. Ce11
. Biol、 4 : 2622−2630)。
3’ UTRは、翻訳コントロール又はRNA安定性を達成するために使用され
る二次構造を形成する際に関与するかもしれない。例えば精子形成の間の翻訳コ
ントロールは2つの方法により達成され得る。第1に、特定の遺伝子の翻訳は豊
富な転写物の存在にもかかわらず、妨げられ得る。第2に、後の使用のために製
造された全ての転写物は、この段階の細胞では転写が止められるため、精子完成
、精子分化の最後の段階まで安全に保存され得る。この型の翻訳の制御は、一般
に配偶子形成の間で良く報告されてきた(ゴールドら、1983、Develo
p、Biol、 98: 392−399 ; クリーンら、+984. De
v、 Biol、 105: 71−79 ;ザケリら、1988. Dev、
Biol、 125: 417−422)。
ブラウンらはぐl989、Genes Dev、 3: 793−802)、ヒ
トの成長ホルモン遺伝子をコードする配列に結合したプロタミン遺伝子の3′非
翻訳領域(UTR)及び5’ UTRの51個のヌクレオチドより成るキメラ構
築物が、同様の遅れた翻訳活性を示すことを明らかにするために、形質転換した
マウスを使用した。配列レベルにおいて、プロタミンとTcte−13°UTR
sの間には類似性は存在しない。同様のコントロールの下にある他の遺伝子、例
えばPgk−2がプロタミン3’ UTRといかなる相同性をも共有しないとい
う事実は、この認識のための第一次シグナルは、−次配列よりもむしろ転写物の
二次構造に存することを強く示すものである。Tcte−1タンパク質の翻訳及
び転写が同一の細胞段階で生ずるという観察は、その3’ UTRは翻訳を回避
することに関与しないことを示す。しかしながら、Tcte−1タンパク質が成
熟精子のアクロソームに存在するという事実は、3’ UTRはTcte−1m
RNAの退化を防止するために機能しうるということを示唆している。
6.3.3. tcte−1及びtcte−1遺伝子の3°cpcアイランドD
NAの可能な機能
CpGアイランドは、を椎動物の遺伝子の5°フランキング領域に関連すること
が見い出された。これらのアイランドのメチル化は転写を止めるためのスイッチ
メカニズムとして示唆されており、このことはCpGアイランドが転写を調節す
る際に重要な役割を果たすことが可能であることを示している(アンテグエラら
、1990、Ce1l 62: 503−514;バード、1986、Natu
re 321: 209−213)。数個の精巣遺伝子の転写コントロール要素
が形質転換されたマウスを使用して確認されたが(ロビンソンら、1989、P
roc、 Natl、 Acad。
Sci、 U、S、A、86: 8437−8441; スチュワードら、19
88、Mo1. Ce1l。
Biol、 8: 1748−1755) 、これらの要素はcpcアイランド
をもっているとは思われない。しかしながら、Tcte−1は遺伝子の3°末端
にCpGアイランドを有している。このことは、(i)3°CPGアイランドは
Tcte−1発現の調節において役割を有しない; (ii) CpGアイラン
ドは他の遺伝子の下流のための制御要素を表わす;又は(iii)アイランドは
Tcte−1の適当な発現のために必要とされるのいずれかであることを意味す
るのであろう。
マウスTcte−1及びヒトTCTE−1の配列は全く類似しているが、ヒトの
転写物はマウスの転写物よりも一層不均一であるように思われる。ヒト及びマウ
スの両方のポリアデニル化されたRNAのノーザン分析は、ヒトのRNAでは異
なるサイズの多くの帯域が存在しているのに対し、マウスRNAでは単一の2.
9kb帯域を示した。
ヒトTCTE−1のcDNAクローン化物も、この遺伝子の座から少なくとも3
種の転写物が存在することを示した。
91月及びph TCTE−1クローンの間の差異の詳細な分析は、転写は多数
の部位から開始するように思われること、及びph TCTE−1の5゛の56
個のヌクレオチドは、ph ’rcTP、−1のヌクレオチドの43から56の
配列(配列番号:2を参照) (CCTCTACACCCCAG)が共通スプラ
イス受容体部位に極めて類似しているためpl+1転写物のイントロン配列に一
致するであろうことを明らかにした。pH1クローンからの内部欠失の原因は代
替のスプライシングの結果によるものでないであろう。というのは、ph TC
TE−1の相応の領域の周辺の配列は(配列番号、2参照) (CAACCAC
ATCGGGCTG)、受容体共通配列に如何なる類似も有しないからである。
クローンpH6はcDNAクローン化の結果てありうる先端が切断された転写物
を表わす。しかしながら、ph TCTE−1は明らかに、他の2個のクラスと
は異なるボIJ(A)付加シグナルを使用しており、これが3°UTRの多くの
欠失を生ずる。
これらの特徴を有する3個の独立のクローンが得られているから、これらがクロ
ーン化の人工産物であることはありえない。精巣で発現された多くの遺伝子は類
似の転写後修飾を受ける(ベンーネリアら、1986、Ce11.44: 57
7−586; セブラートーマスら、1991、 Nature 349: 2
39−241)。代わりに、これは新規な生殖細胞に特異的なスプライシングメ
カニズム及びポリ(A)付加要素の存在を示唆するのであろう。3°UTRが上
記したとおりTcte−1遺伝子の適当な翻訳のために重要であるならば、ヒト
の精巣細胞にphTCTE−1転写物類が存在することは、問題となろう。
6.3.5. tcte−1細胞は、精子形成及び受精の過程において機能する
であろう
Tcte−1タンパク質が精子形成の間存在し、かつ、それが光体の表面に局在
するという知見は、Tcte−1が生殖細胞の分化及び受精時に機能しうること
を示している。数個の精子表面タンパク質が免疫学的又は生化学的基準により同
定されており、これにはマウスM42抗原(200/220kd) (セーリン
グ及びラコスキー、1985、Biol、 Reprod、 33: 527−
536)、マウスホスホチロシンー含有タンパク質(95kd) (レイトン及
びセーリング、1989、Ce1l 57: 1123−i130) 、マウス
精子表面がガラクトシルトランスフェラーゼ(60kd) 、マウスZP3結合
タンパク質(56kd) (ブレイル及びワラセルマン、1990、Proc、
Natl、 Acad、Sci、U、S、A、87: 5563−5567)、
ラットガラクトースレセプター(54kd) (アブドラ及びキールスゼンバウ
ム、1989、J、 Ce1l口io1.108: 367−375) 、及び
モルモノ1−PH20タンパク質(64kd)(ブリマコフら、1985、 J
、 Ce1l Biol、 101: 2239−2244)が含まれる。大き
さにかなりの差異があるので、Tcte−1がM42又は95kdタンパク質に
関係することはなさそうである。Tcte−1の配列は、ガラクトシルトランス
フェラーゼ遺伝子(シャーパーら、1990、Proc、 Natl、 Aca
d、 Sci、 U、S、 A。
87: 791−795)又はPH20(ラスロツブら、1990、J、 Ce
11. 旧of、Ill: 2939−2949)のそれとは完全に異なる。ラ
ット54kdガラクトースレセプターは精子において専ら存在するものではなく
、このことはTcte−1によりコード化された56kdタンパク質とは対照的
である。
3つの証拠が、Tcte−1がマウス56kd ZP3結合タンパク質に対する
候補遺伝子であることを示唆している。第1に、それらの分子量は類似している
。第2に、抗−TCle−1抗体は、イムノゴールド染色データから定性及び定
量アッセイの両方において、同様にZP3に反応する。すなわち、精子当たりの
ZP3及びTcte−1抗体における結合部位の数が似ており、そして、それら
は両方とも無傷の精子上で光体の形質膜を染色したが、反応した精子の光体は染
色しなかった。第3に、抗−Tcte−1IgG及びZP3の両方とも、インビ
トロで精子の卵への結合を抑制した。
N−末端の60個のアミノ酸及びアミノ酸残基200から230の間の領域の例
外はあるが、ヒト及びマウスのtcte−1タンパク質は高度に保存されている
。両方の領域が高度に親水性であり、細胞表面におけるそれらの存在及び種特異
的な認識における役割に合致することを記述することは興味がある。
7、実施例 ICte−1は種々の種において発現する牛、豚、犬、ウサギ、モ
ルモット、ヒト、サル、ニワトリ、アフリカッメガエル(Xenopus Ia
evis)及びゼブラフィッシュのゲノムDNAをTaq I制限酵素で消化し
、プローブとして[32p ]でラベルしたマウスTCte−i全cDNAを使
用してサザンプロットを行った。ハイブリッド形成の条件は658Cであり、6
5°CてO,] X5SCて洗った。第16図に示すように、Tcte−1プロ
ーブは試験したすべての種に対応するDNAレーンにおいて明白なバンドにハイ
ブリッド形成したが、これはtcte−タンパク質が異なる種々により発現され
ることを示している。
8、実施例:ヒトTCTB−1に対するモノクローナル抗体の生成マウスを上記
第6節で記載したようにTCTE−1融合タンパク質50μgで免疫し、次いで
4週間後にTCTE−1100μgで追加免疫しくboosted)、さらに4
週間後にTCTf!−125月gで追加免疫した。
1週間後に、標準的な方法を使用してハイブリドーマを生成させるための融合を
行った。ウェスタンプロットにより、ハイブリドーマの上澄みについて抗−TC
TE−1抗体の存在を試験した。第17図に示されるように、ハイブリドーマ4
F7からの上澄みは、選択的にヒトTCTE−1融合タンパク質に結合した。
9、実施例:抗−TCTE−1抗体を使用するヒト精子の免疫蛍光ラベル化
ポリーL−リジンでコーティングしたスライド上に1100n/μlの濃度の精
子のアリコート40μlを円を囲むよう適用し、20分間接着させた。スライド
を4%ホルムアルデヒドPBS溶液で15分間固定し、グリシン100mMで、
次いで1%の通常ヤギ血清PBS溶液で洗った。抗−TCTE−1IgG又は免
疫前(preimmune) IgGを0.18278mの濃度で使用した。ス
ライドをPBSで3回洗い、ビオチン−ラベル化ヤギ抗−ウサギIgG (1:
200)で処理し、再び洗い、アビジンでラベルしたFrTCで処理した。最終
セットのPBS洗浄の後に、スライドを10mMのトリスpH7,5ですすぎ、
37℃で乾燥させ、グリセロール中に載置した。FITC染色の正確な位置測定
のために、紫外線による同時エビ照明(FITC励起のため)及び重層している
位相差イメージのための白色光による透視によりカラー写真をとった。第18図
はヒト精子の写真であり、TCTE−1タンパク質の免疫蛍光ラベル化を示して
いる。
10、微生物の寄託
以下の寄託をアメリカンタイプカルチャーコレクション(ATCC、ロックビル
、MD)に行った。
(i)ヒトTCTE−]、 cDNAを含有するプラスミドphTcTE!1は
、1991年9月9日に寄託され、寄託番号75095が付与された;(ii)
ヒトTCTE−1ゲノムDNAを含有するファージlh TCTE 1 gは、
1991年9月9日に寄託され、寄託番号75097が付与された;(ji)?
ウスTcte−1cDNAを含有するプラスミドpm TCTE 1は、199
1年9月9日に寄託され、寄託番号75096が付与された;及び(iv)バイ
ブリド−7TCTE +−4F7.1992年IO月1日に提出され、1992
年10月2日に受理され、その寄託番号はHB11144である。
種々の文献が本明細書で引用されたが、ここではそのすべてが参考として組み入
れられる。
(来貢以下余白)
■I−+■ト ■ト ωト ■r1 (7)ト ■r\nJ r+1−? l/
”+ ψI++ ■o) w −+u r−+ w u”’+−一 〜〜 内+
−’+ ll’l LTI ψψ r鳥トJ46 PGAQSLへ14八[△)
、INTNL■F’LNLRLNCIEDEGGQA+八■八LETNKCLS
VLHLG 39’5へ4へ PG八へSLΔ)(八LAHNTNL]5LNL
RLNCIED[GGQALAHALQTNKCLTTLHLG 39B’19
6 GNKLSEPTATLLSQMLTVNTTLVSLNLSCN)IIG
QIIGGKGLLEGISIINKTI 445399 6N[1−5LPT
A丁を十5QVL△I)JTTLTSINI−SCNHIらLIIGGKOLI
工G)ISDNKTL 448446 L[FDLll’LSDVSD[S[Y
LIGQVLHANREMRQR丁LNPGHr、5SPTNNCT[N 49
4449 L[FI]L111’LSDV八QiIS[YLIGQALYANR
[八^RQRAI−NPSHF)ISTJTへN[P[N 4X8
499 SVG 501
FIG、5B
FIG、 6A
免疫前1gG 抗−Tctc l IgG−66KD
FIG、 10
旬間 (1−Tck−I
FIG、 13A
FIG、 13B
FIG、 14A
B6D2F 11
全
FIG、16
↓↓
FIG、 17
フロントページの続き
(51) Int、 C1,6識別記号 庁内整理番号C07K 16/28
8318−4HC12N 1/21 7236−4B
C12P 21102 C9282−4B21108 9161−4B
(81)指定国 EP(AT、BE、CH,DE。
DK、ES、FR,GB、GR,IE、IT、LU、MC,NL、SE)、0A
(BF、BJ、CF、CG、CI、 CM、 GA、 GN、 ML、 MR,
SN、 TD、 TG)、 AU、 BB、 BG、 BR,CA、 C5,F
I、 HU。
J P、 KR,LK、 MG、 MN、 MW、 No、 PL、 R○、
RU、SD、 US
FI
(72)発明者 ツァイ、ジエンーニーアメリカ合衆国 08873 ニューシ
ャーシー州 サマーセット、ダグラス ガーデンアパートメンツ、ハミルトン
ストリート430ディ−
Claims (40)
- 1.実質的に図3に示したヒトTCTE−1の配列を有する実質的に精製した核 酸分子。
- 2.実質的に図3に示した、TCTE−1タンパク質のN末端60アミノ酸残基 をコードする、およそヌクレオチド149からおよそヌクレオチド328まで延 びる部分の配列を有する請求項1の実質的に精製した核酸分子の一部分。
- 3.TCTE−1について実質的に図3に示した、およそヌクレオチド329か らおよそヌクレオチド1672まで延びる部分の配列を有する請求項1の実質的 に精製した核酸分子の一部分。
- 4.実質的に図5に示したアミノ酸配列を有するヒトTCTE−1タンパク質を コードする実質的に精製した核酸分子。
- 5.アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションに寄託して受託番号750 97を有する1hTCTElg中に含まれる配列を有する実質的に精製した核酸 分子。
- 6.核酸ベクター中に含まれる請求項1または4の核酸分子。
- 7.プロモーター配列に連結されている請求項1または4の核酸分子。
- 8.他の遺伝子の少なくとも一部分に連結されている請求項1または4の核酸分 子。
- 9.請求項1または4の核酸分子を導入した微生物。
- 10.請求項1または4の核酸分子を導入した細胞。
- 11.請求項1または4の核酸分子を導入したトランスジェニック動物。
- 12.実質的に精製したヒトTCTE−1タンパク質。
- 13.実質的に図5に示した配列を有する請求項12のTCTE−1タンパク質 、またはその機能的な等価物、断片もしくは誘導体。
- 14.実質的に図5に示したアミノ酸1から60まで延びる部分の配列を有する 請求項12のTCTE−1タンパク質。
- 15.実質的に図5に示したアミノ酸61から503まで延びる部分の配列を有 する請求項12のTCTE−1タンパク質。
- 16.請求項13のTCTE−1タンパク質、断片または誘導体からなる実質的 に精製したタンパク質。
- 17.(i)約50kDの分子量;および(ii)精子溶解液中に存在する50 kDタンパク質と実質的に同一である、対応する長さのtcte−1配列に対し て少なくとも80%の相同性;を有する実質的に精製したタンパク質。
- 18.(i)約35kDの分子量:および(ii)肝臓および脳の抽出液中に存 在する35kDタンパク質と実質的に同一である、対応する長さのtcte−1 配列に対して少なくとも75%相同である少なくとも20アミノ酸の相同領域; を有する実質的に精製したタンパク質。
- 19.tcte−1に対する実質的に精製した抗体。
- 20.ヒトTCTE−1に対するものである、請求項19の抗体。
- 21.tcte−1タンパク質を含有するワクチン。
- 22.適当な製剤上の担体中に請求項12または13のTCTE−1タンパク質 を含有する、請求項21のワクチン。
- 23.tcte−1タンパク質またはその免疫原性断片をコードする遺伝子を保 有している非病原性ウイルスを含有するワクチン。
- 24.前記遺伝子が請求項1または4に記載の核酸分子からなる、請求項23の ワクチン。
- 25.避妊を必要とする対象者に有効量の請求項21のワクチンを投与すること からなる免疫避妊法。
- 26.避妊を必要とする対象者に有効量の請求項22のワクチンを投与すること からなる免疫避妊法。
- 27.避妊を必要とする対象者に有効量の請求項23のワクチンを投与すること からなる免疫避妊法。
- 28.避妊を必要とする対象者に有効量の請求項24のワクチンを投与すること からなる免疫避妊法。
- 29.避妊を必要とする対象者に有効量の請求項19の抗体を投与することから なる免疫避妊法。
- 30.避妊を必要とする対象者に有効量の請求項20の抗体を投与することから なる免疫避妊法。
- 31.特定の遺伝子型の精子を選択する方法であって、(i)第2の種の動物か らのtcte−1タンパク質をコードするトランスジーンを保有している第1の 種のトランスジェニック非ヒト動物を作製すること、その際該トランスジーンは 対象の遺伝子と同じ染色体にあり、それ故トランスジェニック動物の二倍体細胞 が該トランスジーンおよび対象の遺伝子を保有する染色体を1コピーだけ含むこ と: (ii)トランスジェニック動物から精子を回収すること;(iii)タンパク 質の回収を可能にする担体に結合されている、tcte−1と結合するタンパク 質に、該タンパク質へのtcte−1の結合を促進する条件下で、精子をさらす こと;(iv)精子に結合したタンパク質を回収すること;および(v)該タン パク質から精子を放出させること;を含む上記方法。
- 32.精子によって発現されるtcte−1の量を増加させることからなる生殖 能の増強方法。
- 33.第1の種の非ヒト動物を、第1の種に由来するtcte−1タンパク質の 特性を有するタンパク質をコードする遺伝子をトランスジーンとして保有する第 2の種の非ヒトトランスジェニック動物と交配させることからなる、種間雑種の 作製方法。
- 34.TCTE−1と結合するモノクローナル抗体。
- 35.ハイブリドーマ4F7により産生された抗体4F7である、請求項34の モノクローナル抗体。
- 36.標的エピトープとの結合について請求項35の抗体と競合し得るモノクロ ーナル抗体。
- 37.被験者の不妊症を診断する方法であって、(i)被験者から集めた精子上 に発現されたtcte−1タンパク質の量を定量すること;および (ii)工程(i)で定量したtcte−1タンパク質の量を、正常者の精子上 に発現されたtcte−1タンパク質の量と比較すること; を含み、その際被験者と正常者の精子上に発現されたtcte−1タンパク質量 の差は被験者が不妊でありうることを示すものである、上記方法。
- 38.正常者に対する被験者のtcte−1タンパク質量の差は、被験者により 発現されたtcte−1タンパク質量が正常者により発現されたtcte−1タ ンパク質量の70%より少ないものである、請求項37の方法。
- 39.正常者に対する被験者のtcte−1タンパク質量の差は、被験者により 発現されたtcte−1タンパク質量が正常者により発現されたtcte−1タ ンパク質量の50%より少ないものである、請求項37の方法。
- 40.正常者に対する被験者のtcte−1タンパク質量の差は、被験者により 発現されたtcte−1タンパク質量が正常者により発現されたtcte−1タ ンパク質量の25%より少ないものである、請求項37の方法。
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